JP2014535069A - Method and system for positioning a device for monitoring a parabolic reflector from the air - Google Patents

Method and system for positioning a device for monitoring a parabolic reflector from the air Download PDF

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Abstract

本発明は、太陽熱フィールド(122)の1つまたは複数の放物面反射器(15)をモニタリングする装置(10)の位置決め方法および位置決めシステムに関し、前記位置決め方法は、前記各放物面反射器(15)の位置に応じた第1のフィールド位置(105)に前記装置(10)を位置決めするステップと、前記各放物面反射器(15)の吸収管(38)の情報を取得するステップと、前記吸収管(38)の情報に応じた第2のフィールド位置(110)に前記装置(10)を位置決めするステップとを有し、前記第2のフィールド位置(110)は前記各放物面反射器(15)の焦点より上方の位置である。The present invention relates to a positioning method and positioning system for an apparatus (10) for monitoring one or more parabolic reflectors (15) of a solar thermal field (122), said positioning method comprising said each parabolic reflector. Positioning the device (10) at a first field position (105) corresponding to the position of (15), and obtaining information on the absorption tube (38) of each parabolic reflector (15). And positioning the device (10) at a second field position (110) according to information in the absorption tube (38), wherein the second field position (110) is the paraboloid. It is a position above the focal point of the surface reflector (15).

Description

集光型太陽発電(CSP)プラントは、入射した太陽放射を吸収管に集中させる、反射率が約94%の反射器を有する。この反射器は、大抵は放物面反射器である。放物面反射器の一例に、放物面トラフ型がある。この種のプラントの効率は多くのパラメータに依存し、たとえば、反射器の表面上における塵埃の蓄積状態、反射器の表面と吸収管とのミスアライメント等に依存する。放物面反射器の表面上に塵埃が蓄積すると、放物面反射器の反射効率が低下する原因となり、この反射効率低下によってプラント効率が低下してしまう。放物面反射器の表面と吸収管とのミスアライメントも、プラント効率の低下の原因となる。それゆえ効率上昇を実現するためには、太陽発電プラントをメンテナンスする必要がある。   A concentrating solar power generation (CSP) plant has a reflector with a reflectivity of about 94% that concentrates incident solar radiation into an absorber tube. This reflector is usually a parabolic reflector. An example of a parabolic reflector is a parabolic trough type. The efficiency of this type of plant depends on many parameters, for example on the accumulation of dust on the reflector surface, the misalignment between the reflector surface and the absorber tube, etc. If dust accumulates on the surface of the parabolic reflector, the reflection efficiency of the parabolic reflector is reduced, and the plant efficiency is reduced due to the reduction of the reflection efficiency. Misalignment between the surface of the parabolic reflector and the absorption tube also causes a decrease in plant efficiency. Therefore, in order to realize an increase in efficiency, it is necessary to maintain the solar power plant.

放物面反射器を設置した太陽発電プラントにおける重要なメンテナンス作業の1つに、放物面反射器の表面上に集まった塵埃を除去するために放物面反射器の表面をこまめに洗浄する作業がある。放物面反射器の表面を洗浄するための水洗浄技術として、文献において3種類の技術が報告されている。この技術には、大量加圧水噴霧手法、少量高圧噴霧手法、および、機械的なスクラブと水洗浄とを併用した手法が含まれる。   One of the important maintenance tasks in a solar power plant with a parabolic reflector is a frequent cleaning of the surface of the parabolic reflector to remove dust collected on the surface of the parabolic reflector. There is work. Three types of techniques have been reported in the literature as water cleaning techniques for cleaning the surface of a parabolic reflector. This technique includes a mass pressurized water spray technique, a small quantity high pressure spray technique, and a technique that combines mechanical scrubbing and water cleaning.

これらの洗浄工程の大部分は自動化されており、たとえば、放物面反射器の表面上に水の高圧ジェットを噴霧するために可動アームを用いる発電プラントもある。ロボットシステムを使用することも可能な場合がある。洗浄頻度が2週間に1回未満である場合、自動化コストが経済的になると言われている。洗浄頻度は、1年のうちどの期間であるかに応じて変動する(たとえば、夏期の数ヶ月では頻度が多くなる)。しかし、洗浄を行う時間間隔が最適であるかどうかを保証することはできない。定期的にフィールド全体を洗浄するのにかかるコストと、この洗浄に係る水消費量とに鑑みると(中には、脱塩水を使用するプラントもある)、放物面反射器を洗浄する必要があるか否かを知る手法を特定するのが有用である。   Most of these cleaning processes are automated, for example, some power plants use a movable arm to spray a high pressure jet of water onto the surface of a parabolic reflector. It may be possible to use a robot system. If the frequency of cleaning is less than once every two weeks, the automation cost is said to be economical. The frequency of washing varies depending on which period of the year (for example, the frequency increases in the summer months). However, it cannot be guaranteed that the time interval for cleaning is optimal. Given the cost of regularly cleaning the entire field and the water consumption associated with this cleaning (some plants use demineralized water), the parabolic reflector needs to be cleaned. It is useful to specify a method to know whether or not there is.

現在のところ、発電プラントの洗浄の時間間隔を特定するための自動的な手法は存在せず、フラット型のミラー(たとえばヘリオスタット)に対応する手持ち式装置として出回っている、光学技術(散乱方式)に基づいた器具のみが幾つか存在するだけである。しかしこのような器具は、その集束の幾何学的構成を理由に、放物面鏡に用いることができない。   At present, there is no automatic method for identifying the power plant cleaning time interval, and the optical technology (scattering method) that has been in circulation as a handheld device for flat mirrors (eg, heliostats) There are only a few instruments based on). However, such instruments cannot be used in parabolic mirrors because of their focusing geometry.

放物面反射器の従来のモニタリングシステムは、アライメント固定具を有する地上システムを用いなければならない。それゆえ太陽熱発電フィールドでは、アライメント固定具を全ての放物面反射器ごとに位置決めする必要がある。その上、地上方式のシステムでは、人の手を入れる必要性が高まる。   Conventional monitoring systems for parabolic reflectors must use ground systems with alignment fixtures. Therefore, in the solar power field, it is necessary to position the alignment fixture for every parabolic reflector. In addition, ground-based systems increase the need for human intervention.

本発明の課題は、空中から太陽熱発電プラントの1つまたは複数の放物面反射器の1つまたは複数のパラメータをモニタリングする装置の位置決めを行うことである。   It is an object of the present invention to position a device that monitors one or more parameters of one or more parabolic reflectors of a solar power plant from the air.

本発明の課題は、
太陽熱フィールドの1つまたは複数の各放物面反射器の位置に応じた第1のフィールド位置にて、当該放物面反射器のパラメータのモニタリング装置を位置決めするステップと、
各放物面反射器の吸収管の情報を取得するステップと、
前記吸収管の情報に応じた、各放物面反射器の焦点より上方に位置する第2のフィールド位置にて、前記モニタリング装置を位置決めするステップと
を有する、太陽熱フィールドの1つまたは複数の放物面反射器の1つまたは複数のパラメータのモニタリング装置の位置決め方法、ならびに、太陽熱フィールドの1つまたは複数の放物面反射器のパラメータのモニタリング装置を位置決めするためのシステムにより解決される。
The subject of the present invention is
Positioning a parabolic reflector parameter monitoring device at a first field position depending on the position of each one or more parabolic reflectors of the solar thermal field;
Obtaining information on the absorption tube of each parabolic reflector;
Positioning the monitoring device at a second field position located above the focal point of each parabolic reflector in response to the information of the absorber tube. A method for positioning a monitoring device for one or more parameters of a parabolic reflector and a system for positioning a monitoring device for parameters of one or more parabolic reflectors of a solar thermal field are solved.

吸収管38の位置は固定されているので、モニタリング装置を位置決めするためのマーカとして吸収管が用いられる。このことにより、第2のフィールド位置を求めるために更にマーカを追加して位置決めする必要が無くなり、吸収管の情報は、第1のフィールド位置から得ることができる。というのも、第1のフィールド位置は放物面反射器の近傍にあるからである。   Since the position of the absorption tube 38 is fixed, the absorption tube is used as a marker for positioning the monitoring device. This eliminates the need for additional markers for positioning in order to obtain the second field position, and the absorption tube information can be obtained from the first field position. This is because the first field position is in the vicinity of the parabolic reflector.

1つの実施形態では、前記位置決め方法はさらに、第2のフィールド位置において各放物面反射器の長さに沿ってモニタリング装置を移動させる。このことにより、各放物面反射器の長さ方向において複数の位置にて当該各放物面反射器をモニタリングすることができる。   In one embodiment, the positioning method further moves the monitoring device along the length of each parabolic reflector at the second field position. This makes it possible to monitor each paraboloid reflector at a plurality of positions in the length direction of each paraboloid reflector.

他の1つの実施形態では、第2のフィールド位置は各放物面反射器の曲率中心である。モニタリング装置を曲率中心に位置決めすることにより、反射された光ビームの最大限の割合を検出できるという利点が奏される。   In another embodiment, the second field position is the center of curvature of each parabolic reflector. Positioning the monitoring device at the center of curvature has the advantage that the maximum proportion of the reflected light beam can be detected.

さらに他の1つの実施形態では、前記モニタリング装置を第2のフィールド位置に位置決めするステップでは、吸収管の位置に応じてモニタリング装置を位置決めする。この吸収管の位置は、モニタリング装置を第2のフィールド位置にて位置決めする際の参照位置として用いられる。   In still another embodiment, in the step of positioning the monitoring device at the second field position, the monitoring device is positioned according to the position of the absorption tube. The position of the absorption tube is used as a reference position when the monitoring device is positioned at the second field position.

さらに他の1つの実施形態では、前記吸収管の位置に応じて前記モニタリング装置を位置決めするステップでは、当該吸収管を広視野内で撮像し、当該吸収管を狭視野内でアライメントし、モニタリング装置を位置決めするために前記狭視野内の基準座標に当該吸収管をアライメントする。第1のフィールド位置からでは、吸収管は撮像装置の広視野内にある。その次に、前記撮像装置の狭視野内にて吸収管をアライメントする。次に、前記狭視野内の基準座標に吸収管をアライメントする。   In still another embodiment, in the step of positioning the monitoring device according to the position of the absorption tube, the absorption tube is imaged in a wide field of view, the absorption tube is aligned in a narrow field of view, and the monitoring device To align the absorber tube with reference coordinates within the narrow field of view. From the first field position, the absorber tube is in the wide field of view of the imaging device. Next, the absorption tube is aligned within the narrow field of view of the imaging device. Next, the absorption tube is aligned with reference coordinates within the narrow field of view.

このようにして、吸収管の位置に応じた位置の第2のフィールドに、前記モニタリング装置を位置決めすることができる。   In this way, the monitoring device can be positioned in the second field at a position corresponding to the position of the absorption tube.

さらに他の1つの実施形態では、前記基準座標は前記狭視野の中心に相当する。吸収管を狭視野の中心にアライメントすることにより、曲率中心にモニタリング装置を位置決めすることができる。というのも、吸収管は放物面反射器の焦点にあるからである。   In yet another embodiment, the reference coordinates correspond to the center of the narrow field. By aligning the absorption tube to the center of the narrow field of view, the monitoring device can be positioned at the center of curvature. This is because the absorber tube is at the focal point of the parabolic reflector.

さらに他の1つの実施形態では、第1のフィールド位置および第2のフィールド位置は各放物面反射器の焦点より上方の位置にある。このことにより、放物面反射器のモニタリングが容易になるという利点が奏される。というのも、吸収管はモニタリング中に障害物になることがないからである。   In yet another embodiment, the first field position and the second field position are above the focal point of each parabolic reflector. This has the advantage that the parabolic reflector can be easily monitored. This is because the absorption tube does not become an obstacle during monitoring.

さらに他の1つの実施形態では、前記モニタリング装置は空中の第2のフィールド位置に配置されている。放物面反射器のモニタリングを空中から行うことにより、放物面反射器のモニタリングに必要とされる、人の手を入れる介入を削減することができる。   In yet another embodiment, the monitoring device is located at a second field position in the air. By performing parabolic reflector monitoring from the air, the human intervention required for parabolic reflector monitoring can be reduced.

他の1つの実施形態は、太陽熱フィールドの1つまたは複数の放物面反射器のパラメータのモニタリング装置を位置決めするためのシステムを対象とし、当該システムは、
当該モニタリング装置の位置を検出するように構成された位置推定モジュール、
前記位置推定モジュールに動作可能に結合されており、かつ、当該モニタリング装置の検出された位置を受け取るように構成された処理モジュール、
前記処理モジュールに動作可能に結合された移動モジュール、ならびに、
各放物面反射器の吸収管の情報を得るように構成されたローカル位置推定モジュール
を有し、
前記処理モジュールは、各放物面反射器の位置に応じて第1のフィールド位置に当該モニタリング装置を位置決めするように前記移動モジュールを制御するように構成されており、
前記処理モジュールはさらに、前記吸収管の情報を受け取って、前記モニタリング装置を第2のフィールド位置に位置決めするように前記移動モジュールを制御するように構成されている。
Another embodiment is directed to a system for positioning a parameter monitoring device for one or more parabolic reflectors of a solar thermal field, the system comprising:
A position estimation module configured to detect the position of the monitoring device;
A processing module operably coupled to the position estimation module and configured to receive a detected position of the monitoring device;
A transfer module operably coupled to the processing module; and
A local position estimation module configured to obtain information about the absorption tube of each parabolic reflector;
The processing module is configured to control the moving module to position the monitoring device at a first field position according to the position of each parabolic reflector,
The processing module is further configured to receive the absorption tube information and control the movement module to position the monitoring device at a second field position.

1つの実施形態では、前記処理モジュールは、モニタリング装置が前記第2のフィールド位置にて各放物面反射器の長さ方向に移動するように移動モジュールを制御するように構成されている。   In one embodiment, the processing module is configured to control the movement module such that the monitoring device moves in the length direction of each parabolic reflector at the second field position.

他の1つの実施形態では、第2のフィールド位置は各放物面反射器の曲率中心である。   In another embodiment, the second field position is the center of curvature of each parabolic reflector.

更に他の1つの実施形態では、前記処理モジュールは、吸収管の位置に応じた前記第2のフィールド位置にモニタリング装置を位置決めするように移動モジュールを制御するように構成されている。   In yet another embodiment, the processing module is configured to control the movement module to position the monitoring device at the second field position depending on the position of the absorption tube.

更に他の1つの実施形態では、前記ローカル位置推定モジュールは、吸収管の画像を取得するように構成された撮像装置を有する。この撮像装置により、吸収管の情報を得ることができる。   In yet another embodiment, the local position estimation module comprises an imaging device configured to acquire an image of an absorption tube. With this imaging device, information on the absorption tube can be obtained.

更に他の1つの実施形態では前記撮像装置は、広視野と狭視野とを含む設定可能な視野を有し、前記処理モジュールは、吸収管を前記広視野内にてアライメントし、前記狭視野内において当該吸収管をアライメントし、かつ、当該狭視野内において基準座標に対して当該吸収管をアライメントするように、前記移動モジュールを制御するように構成されている。このような設定可能な視野により、第2のフィールド位置にてモニタリング装置を高精度で位置決めすることができる。   In yet another embodiment, the imaging device has a configurable field of view including a wide field of view and a narrow field of view, and the processing module aligns an absorption tube within the wide field of view and within the narrow field of view. The moving module is controlled to align the absorbing tube and align the absorbing tube with respect to a reference coordinate within the narrow field of view. With such a settable field of view, the monitoring device can be positioned with high accuracy at the second field position.

更に他の1つの実施形態では、前記システムは空中無人機である。放物面反射器のモニタリング装置を位置決めするために空中無人機を用いることにより、放物面反射器のモニタリングに必要な人の手によるケアを削減できるという利点が奏される。   In yet another embodiment, the system is an air drone. The use of an airborne drone to position the parabolic reflector monitoring device has the advantage of reducing the human care required for parabolic reflector monitoring.

以下、図面に示した実施形態を参酌して、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings.

本発明の1実施形態の、放物面反射器のパラメータのモニタリング装置の概略的なブロック図の一例を示す。1 shows an example of a schematic block diagram of a parabolic reflector parameter monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の他の1つの実施形態の、放物面反射器のパラメータのモニタリング装置の概略的なブロック図の一例を示す。FIG. 3 shows an example of a schematic block diagram of a parabolic reflector parameter monitoring apparatus according to another embodiment of the present invention. 本発明の他の1つの実施形態の、放物面反射器の反射効率をモニタリングするための装置のブロック図の一例を示す。FIG. 3 shows an example of a block diagram of an apparatus for monitoring the reflection efficiency of a parabolic reflector according to another embodiment of the present invention. 1実施形態の装置を用いた放物面反射器の反射効率のモニタリングの一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the monitoring of the reflective efficiency of the parabolic reflector using the apparatus of 1 embodiment. 放物面反射器の反射効率と、焦点に対する当該放物面反射器のアライメントとをモニタリングするための装置の概略的な断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an apparatus for monitoring the reflection efficiency of a parabolic reflector and the alignment of the parabolic reflector with respect to a focal point. 太陽熱発電フィールドの放物面反射器を空中からモニタリングするための装置を位置決めするための一実施形態のシステムの概略的なブロック図である。1 is a schematic block diagram of an embodiment system for positioning a device for monitoring a parabolic reflector of a solar power generation field from the air. FIG. 本願の1実施形態の、放物面反射器の曲率中心に図1〜4の装置を位置決めを行う、本願の1実施形態の概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram of an embodiment of the present application that positions the apparatus of FIGS. 1-4 at the center of curvature of a parabolic reflector of an embodiment of the present application. 太陽熱発電フィールドの1つまたは複数の放物面反射器をモニタリングする装置を空中に位置決めするための図6のシステム70としてUAVを設置した1実施例を示す。FIG. 7 shows one embodiment where a UAV is installed as the system 70 of FIG. 6 for positioning a device in the air to monitor one or more parabolic reflectors of a solar power generation field. 複数の放物面反射器を含む太陽熱発電フィールドの1実施例の概略図である。1 is a schematic diagram of one embodiment of a solar power generation field that includes a plurality of parabolic reflectors. FIG. 太陽熱発電フィールドのモニタリング装置を空中に位置決めするために係留ケーブルを用いた実施例を上から見た図である。It is the figure which looked at the Example using the mooring cable in order to position the monitoring apparatus of a solar thermal power generation field in the air from the top. 太陽熱発電フィールドの1つまたは複数の放物面反射器のパラメータをモニタリングする装置の位置決め方法を示す図である。FIG. 4 shows a method for positioning an apparatus for monitoring parameters of one or more parabolic reflectors of a solar power generation field. 装置の概略図である。It is the schematic of an apparatus.

図面を参照して複数の異なる実施形態を説明する。ここで、同様の構成要素を示すのに使用する符号は、全図にて同様の符号にしている。以下の記載では説明を目的として、1つまたは複数の実施形態を詳しく理解できるようにするため、数多くの具体的な詳細事項を記載しているが、これらの具体的な限定を用いずにこれらの実施形態を実施できることは明らかである。   Several different embodiments will be described with reference to the drawings. Here, the reference numerals used to indicate similar components are the same in all drawings. In the following description, for the purposes of explanation, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of one or more embodiments, but without these specific limitations. It is clear that the embodiment can be implemented.

本発明の思想は、太陽熱発電プラントの放物面反射器の空中モニタリングに基づいている。放物面反射器のモニタリング装置は、空中の、モニタリングに望ましい位置に位置決めされる。このモニタリング装置は、放物面反射器の表面上の塵埃の蓄積をモニタリングするために、この表面の反射率の変化を利用する。放物面反射器によって反射された反射光ビームを検出することにより、放物面反射器の焦点に対する当該放物面反射器のアライメントをモニタリングする。   The idea of the present invention is based on air monitoring of a parabolic reflector of a solar power plant. The parabolic reflector monitoring device is positioned in the air at the desired location for monitoring. The monitoring device uses the change in reflectivity of this surface to monitor the accumulation of dust on the surface of the parabolic reflector. The alignment of the parabolic reflector with respect to the focal point of the parabolic reflector is monitored by detecting the reflected light beam reflected by the parabolic reflector.

図1は、本発明の1実施形態の、放物面反射器15のパラメータのモニタリング装置10の概略的なブロック図の一例を示す。図1に示した実施例の放物面反射器15は放物面トラフ型である。前記装置10は、放物面反射器15の表面の少なくとも一部へ入射する光ビーム25を送るための光源20と、反射された光ビーム35を検出するための検出器30とを有する。放物面反射器15の表面は曲面であるから、放物面反射器15の表面上の各位置ごとに面法線の方向は異なってくる。それゆえ、放物面反射器15に当たった光ビーム25が反射して検出器30の設置位置に返ってくるように光源20が位置決めされている。たとえばこのことは、反射光ビーム35が検出器30により捕捉される角度になるように光源20からの光ビーム25の向きを調整することにより実現される。したがって光源20は、光ビーム25が検出器30の設置位置へ反射されるように装置10内に配置されるということになる。装置10は光源20と検出器30とを具備するので、有利には、反射光ビーム35が検出器30にて検出されるように装置10を焦点より上方の位置に配置することができる。ここで「焦点より上方」とは、放物面反射器の表面と検出器30との間の距離が当該放物面反射器15の焦点距離より大きいことを意味する。   FIG. 1 shows an example of a schematic block diagram of a parameter monitoring device 10 of a parabolic reflector 15 according to an embodiment of the present invention. The parabolic reflector 15 of the embodiment shown in FIG. 1 is a parabolic trough type. The apparatus 10 includes a light source 20 for sending a light beam 25 incident on at least a portion of the surface of the parabolic reflector 15 and a detector 30 for detecting the reflected light beam 35. Since the surface of the paraboloidal reflector 15 is a curved surface, the direction of the surface normal differs for each position on the surface of the paraboloidal reflector 15. Therefore, the light source 20 is positioned so that the light beam 25 hitting the parabolic reflector 15 is reflected and returned to the installation position of the detector 30. For example, this is achieved by adjusting the orientation of the light beam 25 from the light source 20 so that the reflected light beam 35 is at an angle that is captured by the detector 30. Therefore, the light source 20 is arranged in the apparatus 10 so that the light beam 25 is reflected to the installation position of the detector 30. Since the device 10 comprises a light source 20 and a detector 30, the device 10 can advantageously be placed at a position above the focus so that the reflected light beam 35 is detected by the detector 30. Here, “above the focal point” means that the distance between the surface of the parabolic reflector and the detector 30 is larger than the focal length of the parabolic reflector 15.

続けて図1を参酌すると、装置10がモニタリングすることが可能なパラメータには、放物面反射器15の焦点に対する当該放物面反射器15のアライメントと、当該放物面反射器15の反射効率とが含まれるが、これらに限定されることはない。放物面反射器15のアライメントをモニタリングするために有利には、放物面反射器15の表面の、当該放物面反射器15のエッジ40に近接しており、かつ当該放物面反射器15の中心45から遠心にある少なくとも一部に光ビーム25が当たるように、当該光ビーム25の方向を調整することができる。放物面反射器15の幾何形状は曲面になっているので、上述のような方向調整により、当該放物面反射器15の表面のアライメントをより高精度で特定することができる。一実施形態では有利には、反射効率を検出するために、光ビーム25を放物面反射器15の中心45に近接する場所に入射させることができる。このことにより、放物面反射器15のエッジ40に近接する場所に光ビーム25が入射する場合より高精度で、当該放物面反射器15の表面上における塵埃の蓄積を検出することができ、焦点に対する当該放物面反射器の各セグメントのミスアライメントが生じている場合、反射光ビーム35は検出器30により検出されることがなくなる。   With continued reference to FIG. 1, parameters that the apparatus 10 can monitor include alignment of the parabolic reflector 15 with respect to the focal point of the parabolic reflector 15 and reflection of the parabolic reflector 15. Including, but not limited to, efficiency. In order to monitor the alignment of the parabolic reflector 15, the surface of the parabolic reflector 15 is preferably close to the edge 40 of the parabolic reflector 15 and the parabolic reflector 15. The direction of the light beam 25 can be adjusted so that the light beam 25 strikes at least a portion of the 15 center 45 located in the centrifuge. Since the geometric shape of the parabolic reflector 15 is a curved surface, the alignment of the surface of the parabolic reflector 15 can be specified with higher accuracy by adjusting the direction as described above. In one embodiment, the light beam 25 can advantageously be incident at a location proximate to the center 45 of the parabolic reflector 15 to detect reflection efficiency. This makes it possible to detect the accumulation of dust on the surface of the parabolic reflector 15 with higher accuracy than when the light beam 25 is incident on a location close to the edge 40 of the parabolic reflector 15. If there is a misalignment of each segment of the parabolic reflector with respect to the focal point, the reflected light beam 35 will not be detected by the detector 30.

続けて図1を参照すると、放物面反射器15により反射された太陽放射を受け取るための吸収管38が、当該放物面反射器15の焦点に配置されている。以下、放物面反射器15と吸収管38とを組み合わせたものを太陽放射収集装置と称する。吸収管38は放物面反射器15の焦点に配置されているので、吸収管38が受け取った太陽放射は一点に集まる。それゆえ有利には、放物面反射器15により反射された反射光ビーム35が検出器30において検出できるように、当該検出器30および光源20は放物面反射器15の焦点より上方の位置に位置決めされる。したがって、装置10は放物面反射器15の焦点より上方の位置に位置決めすることができる。このことにより、装置10は吸収管38により遮られることが無くなるので、放物面反射器15のモニタリングが容易になる。光源20および検出器30を焦点内に位置決めすることも可能である。しかしその場合には、吸収管38が放物面反射器15のモニタリングを妨害してしまうことになる。上述の実施形態によってさらに、光源20と検出器30とを近づけて配置できるので、装置のサイズを削減することも可能になる。有利には、焦点より上方の前記位置は、放物面反射器15の曲率中心とすることができる。というのもこのことにより、反射光ビーム35のうち検出される割合を最大限にできるという利点が奏されるからである。その上、装置10は放物面反射器15をモニタリングするために吸収管38より上方の位置に設置されることになるので、当該放物面反射器15が反射した太陽放射を集めるのを装置10が妨害することがなくなる。   With continued reference to FIG. 1, an absorber tube 38 for receiving solar radiation reflected by the parabolic reflector 15 is located at the focal point of the parabolic reflector 15. Hereinafter, a combination of the parabolic reflector 15 and the absorption tube 38 is referred to as a solar radiation collection device. Since the absorption tube 38 is arranged at the focal point of the parabolic reflector 15, the solar radiation received by the absorption tube 38 gathers at one point. Therefore, advantageously, the detector 30 and the light source 20 are positioned above the focal point of the parabolic reflector 15 so that the reflected light beam 35 reflected by the parabolic reflector 15 can be detected at the detector 30. Is positioned. Thus, the device 10 can be positioned at a position above the focal point of the parabolic reflector 15. As a result, the apparatus 10 is not obstructed by the absorption tube 38, so that the parabolic reflector 15 can be easily monitored. It is also possible to position the light source 20 and the detector 30 within the focal point. However, in that case, the absorption tube 38 interferes with the monitoring of the parabolic reflector 15. Further, according to the above-described embodiment, the light source 20 and the detector 30 can be arranged close to each other, so that the size of the apparatus can be reduced. Advantageously, the position above the focal point can be the center of curvature of the parabolic reflector 15. This is because this has the advantage that the percentage of the reflected light beam 35 that can be detected can be maximized. In addition, since the device 10 will be installed at a position above the absorption tube 38 to monitor the parabolic reflector 15, the device collects the solar radiation reflected by the parabolic reflector 15. 10 will not interfere.

続けて図1を参照すると、1実施形態では、光源20はたとえばレーザ等のコヒーレント光源とすることができる。レーザの光ビーム25は放物面反射器15上の1スポットに照射されて反射され35、当該放物面反射器15の曲率中心に位置決めされた検出器30へ送られる。検出器30に処理ユニット50が動作可能に結合されており、この処理ユニット50は、検出された光ビームに応じた信号55を受け取り、当該信号55を処理することによって、検出された光ビームの強度を求めるように構成されている。処理ユニット50はさらに、検出された光ビームの強度と基準強度とを比較することにより、放物面反射器15のパラメータを推定するように構成されている。   With continued reference to FIG. 1, in one embodiment, the light source 20 may be a coherent light source, such as a laser. The laser light beam 25 irradiates and reflects one spot on the paraboloidal reflector 15 and is sent 35 to a detector 30 positioned at the center of curvature of the paraboloidal reflector 15. A processing unit 50 is operatively coupled to the detector 30, which receives a signal 55 in response to the detected light beam and processes the signal 55 to detect the detected light beam. It is configured to determine the strength. The processing unit 50 is further configured to estimate the parameters of the parabolic reflector 15 by comparing the intensity of the detected light beam with a reference intensity.

続けて図1を参照すると、たとえば、放物面反射器15の焦点に対する当該放物面反射器15のアライメントまたは反射効率等のようなパラメータの場合、放物面反射器15の反射効率が低下した場合、または、焦点に対する放物面反射器15のミスアライメントが生じている場合には、検出された光ビームの強度は基準強度より低い値になる。ここで、前記アライメントや反射効率といった具体例に限定されることはない。反射効率が低下した場合、この低下の原因は一般的には、放物面反射器15の表面上に塵埃が蓄積していることである。それゆえ、反射効率の変化と、放物面反射器の表面上における塵埃の蓄積との間に相関関係があると見なすことができる。したがって前記装置10は、放物面反射器15の反射効率またはアライメントをモニタリングするように構成することができる。前記基準強度は、処理ユニット50に内蔵されているメモリに記憶するか、または、当該処理ユニット50に対する外部メモリに記憶することができる。   With continued reference to FIG. 1, for example, in the case of parameters such as the alignment or reflection efficiency of the parabolic reflector 15 with respect to the focal point of the parabolic reflector 15, the reflection efficiency of the parabolic reflector 15 decreases. If the parabolic reflector 15 is misaligned with respect to the focal point, the intensity of the detected light beam is lower than the reference intensity. Here, it is not limited to the specific examples such as the alignment and the reflection efficiency. When the reflection efficiency decreases, the cause of this decrease is generally that dust is accumulated on the surface of the parabolic reflector 15. Therefore, it can be assumed that there is a correlation between the change in reflection efficiency and the accumulation of dust on the surface of the parabolic reflector. Accordingly, the apparatus 10 can be configured to monitor the reflection efficiency or alignment of the parabolic reflector 15. The reference intensity can be stored in a memory built in the processing unit 50 or can be stored in an external memory for the processing unit 50.

続けて図1を参照すると、1実施形態では前記装置10は、光源20と検出器30とを有するセットを2つ有し、一方のセットは、放物面反射器15の反射効率をモニタリングするように構成され、他方のセットは、焦点に対する当該放物面反射器15のアライメントをモニタリングするように構成することができる。このことにより、放物面反射器15の反射効率と、焦点に対する当該放物面反射器15のアライメントとを同時にモニタリングすることができる。   With continued reference to FIG. 1, in one embodiment, the apparatus 10 has two sets having a light source 20 and a detector 30, one set monitoring the reflection efficiency of the parabolic reflector 15. And the other set can be configured to monitor the alignment of the parabolic reflector 15 with respect to the focal point. Thereby, the reflection efficiency of the parabolic reflector 15 and the alignment of the parabolic reflector 15 with respect to the focal point can be monitored simultaneously.

図2は、本発明の他の1実施形態の、放物面反射器15のパラメータのモニタリング装置10の概略的なブロック図の一例を示す。図2に示された実施例では、装置10は第1の光源20aと第2の光源20bとを有し、これら2つの光源はそれぞれの光ビーム25a,25bを、放物面反射器15の表面上へ送る。1実施形態では、図2の実施例にて示しているように、第1の光源20aは放物面反射器15の表面上の第1の部分に光ビーム25aを当てるように構成されており、第2の光源20bは当該放物面反射器15の表面上の第2の部分に光ビーム25bを当てるように構成されている。前記第1の部分は放物面反射器15のエッジ40aに近接する位置にあり、前記第2の部分は当該放物面反射器15のエッジ40bに近接する位置にある。検出器30は、反射された両光ビーム35a,35bを検出するように構成されている。放物面反射器15は複数の異なるセグメントを有する場合があるので、両光ビーム25a,25bがそれぞれ、放物面反射器の両端の各エッジ40に近接する2つの異なる部分に入射するように、両光ビーム25a,25bの方向調整を行うことにより、焦点に対する当該放物面反射器15のアライメントをモニタリングする精度を上昇させることができる。両光ビーム25a,25bが両端のエッジ40a,40bの近傍位置に送られることにより、ミスアライメント検出感度が向上し、これにより精度も向上する。   FIG. 2 shows an example of a schematic block diagram of the parameter monitoring device 10 of the parabolic reflector 15 according to another embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 2, the apparatus 10 has a first light source 20 a and a second light source 20 b, and these two light sources emit respective light beams 25 a and 25 b of the parabolic reflector 15. Send on the surface. In one embodiment, as shown in the example of FIG. 2, the first light source 20a is configured to direct the light beam 25a to a first portion on the surface of the parabolic reflector 15. The second light source 20b is configured to irradiate the second portion on the surface of the parabolic reflector 15 with the light beam 25b. The first portion is located near the edge 40a of the parabolic reflector 15, and the second portion is located near the edge 40b of the parabolic reflector 15. The detector 30 is configured to detect both reflected light beams 35a and 35b. Since the paraboloidal reflector 15 may have a plurality of different segments, both light beams 25a and 25b are incident on two different parts proximate to the respective edges 40 at both ends of the parabolic reflector. By adjusting the directions of the two light beams 25a and 25b, it is possible to increase the accuracy of monitoring the alignment of the parabolic reflector 15 with respect to the focal point. Since both the light beams 25a and 25b are sent to positions near the edges 40a and 40b at both ends, the misalignment detection sensitivity is improved, thereby improving the accuracy.

引き続いて図2を参照すると、この実施形態では検出器30は、両反射光ビーム35a,35bを検出し、検出した両光ビームに応じた信号55を出力するように構成されている。処理ユニット50は、この信号55を受信して処理することにより、検出された両光ビームの強度を求めるように構成されている。処理ユニット50は、両検出された光ビームの強度から1つまたは複数のパラメータを推定するように構成されている。このパラメータの推定は、検出された強度と基準強度とを比較することにより行われる。1実施形態では、どの光源20a,20bの反射光ビーム35a,35bが検出されたかを容易に知ることができるように、各光源20a,20b間に遅延を持たせて動作させることができる。このことによって更に、放物面反射器15のうち、パラメータが最適でないセグメントを特定することも可能になる。1実施形態では、放物面反射器15が複数のセグメントを有する場合、これら複数のセグメントの各アライメントをモニタリングするために複数の光源20を設置することも可能である。他の1つの実施形態では、1つの光ビーム25が放物面反射器15の複数の異なるセグメントを走査するように、1つの光源20が当該1つの光ビーム25を送るように構成することも可能である。   With continued reference to FIG. 2, in this embodiment, the detector 30 is configured to detect both reflected light beams 35a, 35b and to output a signal 55 corresponding to the detected both light beams. The processing unit 50 is configured to obtain the intensities of both detected light beams by receiving and processing the signal 55. The processing unit 50 is configured to estimate one or more parameters from the intensities of both detected light beams. The estimation of this parameter is performed by comparing the detected intensity with a reference intensity. In one embodiment, the light sources 20a and 20b can be operated with a delay so that it can be easily known which reflected light beams 35a and 35b of which light sources 20a and 20b have been detected. This also makes it possible to identify a segment of the parabolic reflector 15 whose parameters are not optimal. In one embodiment, if the parabolic reflector 15 has a plurality of segments, a plurality of light sources 20 may be installed to monitor each alignment of the plurality of segments. In another embodiment, one light source 20 may be configured to send one light beam 25 such that one light beam 25 scans multiple different segments of the parabolic reflector 15. Is possible.

図3に、本発明の他の1つの実施形態の、放物面反射器の反射効率をモニタリングするための装置10のブロック図の一例を示す。図3に示された実施例では装置10は、光源20と、ディフューザ60と、ビームスプリッタ65と、検出器30と、処理ユニット50とを含む。ディフューザ60は、光源20が放出した光ビームを拡散させるように構成されており、ビームスプリッタ65は、この拡散した光ビームを反射して図2の放物面反射器15上に送るように構成されている。有利には、前記ディフューザ60および光源20を組み合わせて1つのユニットとすることができる。反射された光ビームはビームスプリッタ65により受け取られ、ビームスプリッタ65はこの反射光ビームを検出器30へ送光するように構成されている。図3に示した装置10の具体的構成を図4に示す。   FIG. 3 shows an example of a block diagram of an apparatus 10 for monitoring the reflection efficiency of a parabolic reflector according to another embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 3, the apparatus 10 includes a light source 20, a diffuser 60, a beam splitter 65, a detector 30, and a processing unit 50. The diffuser 60 is configured to diffuse the light beam emitted from the light source 20, and the beam splitter 65 is configured to reflect the diffused light beam and send it to the parabolic reflector 15 of FIG. Has been. Advantageously, the diffuser 60 and the light source 20 can be combined into one unit. The reflected light beam is received by the beam splitter 65, and the beam splitter 65 is configured to transmit the reflected light beam to the detector 30. A specific configuration of the apparatus 10 shown in FIG. 3 is shown in FIG.

図4は、1実施形態の、図3の装置10を用いた放物面反射器の反射効率のモニタリングの一例を示す概略図である。図4の実施例にて示しているように、1つの実施形態では、光源20が放出した光ビーム25はディフューザ60により受け取られ、ディフューザ60はこの光ビーム25を拡散して拡散光ビーム26を出すように構成されている。有利には前記ディフューザ60は、たとえば放物面反射器15の断面に依存して光ビーム25を拡散させるように構成されている。たとえば、拡散光ビーム26が放物面反射器15の放物面断面に当たるように光ビーム25を拡散させることができる。ここで放物面断面とは、放物面反射器15の断面全体に相当する表面を指す。ビームスプリッタ65はこの拡散光ビーム26を受け取って反射することにより、当該拡散光ビーム26を放物面反射器15へ送るように構成されている。ビームスプリッタ65はまた、放物面反射器15により反射された反射光ビーム35を受け取って、当該反射光ビーム35を検出器30へ送光するように構成されている。ビームスプリッタ65は、拡散光ビーム26が放物面反射器15の表面に対して垂直な角度で当該放物面反射器15の表面の少なくとも一部に入射するように、当該拡散光ビーム26を放物面反射器15へ反射するように構成されている。検出器30は、ビームスプリッタ65により送られた反射光ビーム35を検出するように構成されている。前記処理ユニット50は、この検出された光ビームに対応する信号55を受け取って、当該検出された光ビームの強度を求めるために、検出器30に動作可能に結合されている。この検出された強度は、反射効率を推定するために基準強度と比較される。   FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of monitoring the reflection efficiency of a parabolic reflector using the apparatus 10 of FIG. 3 in one embodiment. As shown in the example of FIG. 4, in one embodiment, the light beam 25 emitted by the light source 20 is received by a diffuser 60, which diffuses the light beam 25 to produce a diffused light beam 26. It is configured to issue. Advantageously, the diffuser 60 is configured to diffuse the light beam 25 depending on, for example, the cross section of the parabolic reflector 15. For example, the light beam 25 can be diffused so that the diffused light beam 26 strikes a parabolic cross section of the parabolic reflector 15. Here, the parabolic cross section refers to the surface corresponding to the entire cross section of the parabolic reflector 15. The beam splitter 65 is configured to send the diffused light beam 26 to the parabolic reflector 15 by receiving and reflecting the diffused light beam 26. The beam splitter 65 is also configured to receive the reflected light beam 35 reflected by the parabolic reflector 15 and transmit the reflected light beam 35 to the detector 30. The beam splitter 65 causes the diffused light beam 26 to enter the at least part of the surface of the parabolic reflector 15 at an angle perpendicular to the surface of the parabolic reflector 15. It is configured to reflect to the parabolic reflector 15. The detector 30 is configured to detect the reflected light beam 35 sent by the beam splitter 65. The processing unit 50 is operatively coupled to the detector 30 for receiving a signal 55 corresponding to the detected light beam and determining the intensity of the detected light beam. This detected intensity is compared with a reference intensity to estimate the reflection efficiency.

引き続いて図4を参照すると、既に上記にて述べたように、放物面反射器15は曲面を有するので、放物面反射器15の表面上の各ポイントごとに面法線の方向が異なる。それゆえ、放物面反射器15の放物面断面の各ポイントにおいて反射光ビーム35が再帰性反射となるわけではない。ここで再帰性反射とは、反射された光ビームが、光ビーム25の放出元であるポイントに向かって反射されることを意味する。このことを解消するためには、曲率中心から放物面反射器15の表面までの距離に等しい間隔を置いて光源20と検出器30とが配置されるように、当該光源20と検出器30とを位置決めする。このようにして、光源20を第1の位置に配置し、かつ検出器30を第2の位置に配置し、第1の位置と第2の位置との距離が曲率中心から放物面反射器15の表面までの距離に等しくなるようにすることができる。拡散された光ビーム26を反射させて放物面反射器15に当て、この反射光ビーム35を検出器へ送るために、ビームスプリッタ65を用いることにより、反射光ビーム35が再帰性反射になるような場合にこの反射光ビーム35を検出することができる。   Subsequently, referring to FIG. 4, as already described above, since the parabolic reflector 15 has a curved surface, the direction of the surface normal differs for each point on the surface of the parabolic reflector 15. . Therefore, the reflected light beam 35 is not retroreflected at each point of the paraboloidal section of the paraboloidal reflector 15. Here, the retroreflection means that the reflected light beam is reflected toward the point from which the light beam 25 is emitted. In order to eliminate this, the light source 20 and the detector 30 are arranged such that the light source 20 and the detector 30 are arranged at an interval equal to the distance from the center of curvature to the surface of the parabolic reflector 15. And positioning. In this way, the light source 20 is disposed at the first position, the detector 30 is disposed at the second position, and the distance between the first position and the second position is a parabolic reflector from the center of curvature. It can be made equal to the distance to 15 surfaces. The reflected light beam 35 is retroreflected by using a beam splitter 65 to reflect the diffused light beam 26 onto the parabolic reflector 15 and send the reflected light beam 35 to the detector. In such a case, the reflected light beam 35 can be detected.

さらに引き続いて図4を参照すると、曲率中心から放物面反射器15の表面までの距離は、当該放物面反射器15と当該放物面反射器15の焦点との距離fの2倍である。図4に示した実施例では、放物面反射器15からの曲率中心に等しい第1の距離だけ離れた位置である前記第1の位置は、当該放物面反射器15の表面とスプリッタ65との間の距離tと、当該スプリッタ65と光源20との間の距離aとを加算した和が、曲率中心から当該放物面反射器15の表面までの距離に等しくなるようにして実現される。放物面反射器15からの曲率中心に等しい第2の距離だけ離れた位置である前記第2の位置も同様に、当該放物面反射器15の表面とスプリッタ65との間の距離tと、当該スプリッタ65と光源20との間の距離bとを加算した和が、曲率中心から当該放物面反射器15の表面までの距離に等しくなるようにして実現される。このような配置により、放物面反射器15の放物面断面から反射された反射光ビーム35が再帰性反射であっても、この反射光ビーム35を検出することができる。   Still referring to FIG. 4, the distance from the center of curvature to the surface of the parabolic reflector 15 is twice the distance f between the parabolic reflector 15 and the focal point of the parabolic reflector 15. is there. In the embodiment shown in FIG. 4, the first position, which is a first distance equal to the center of curvature from the parabolic reflector 15, is the surface of the parabolic reflector 15 and the splitter 65. And the sum of the distance a between the splitter 65 and the light source 20 is equal to the distance from the center of curvature to the surface of the parabolic reflector 15. The Similarly, the second position, which is a second distance equal to the center of curvature from the parabolic reflector 15, is also the distance t between the surface of the parabolic reflector 15 and the splitter 65. The sum obtained by adding the distance b between the splitter 65 and the light source 20 is realized so as to be equal to the distance from the center of curvature to the surface of the parabolic reflector 15. With such an arrangement, even if the reflected light beam 35 reflected from the paraboloidal section of the paraboloid reflector 15 is retroreflective, the reflected light beam 35 can be detected.

さらに引き続いて図4を参照すると、ディフューザ60は、拡散した光ビーム26が放物面反射器15の放物面断面の実質的に全体に入射するように、光ビーム25を拡散させるように構成することができる。このようにしてたとえば、拡散光ビーム26が放物面反射器15の放物面断面の実質的に全体に入射させるようにディフューザ60を選択することができる。特定のスポットから光ビームを反射させるのではなく放物面断面全体から反射させることにより、放物面反射器15の表面上における塵埃の蓄積のモニタリング精度を上昇させることができ、また、反射効率をモニタリングする装置10の位置決め精度に課される如何なる制限も解消することができる。   Still referring to FIG. 4, the diffuser 60 is configured to diffuse the light beam 25 such that the diffused light beam 26 is incident on substantially the entire parabolic cross section of the parabolic reflector 15. can do. Thus, for example, the diffuser 60 can be selected such that the diffuse light beam 26 is incident on substantially the entire parabolic cross section of the parabolic reflector 15. By reflecting the light beam from the entire paraboloidal cross section rather than reflecting the light beam from a specific spot, it is possible to increase the monitoring accuracy of dust accumulation on the surface of the paraboloidal reflector 15 and to improve the reflection efficiency. Any restrictions imposed on the positioning accuracy of the device 10 for monitoring the can be removed.

さらに引き続いて図4を参照すると、装置10は、検出器30からの1回の読み出し毎に、放物面反射器15の1つの放物面断面の情報が得られるように構成されている。放物面反射器15の図9の長さL全体をモニタリングするためには、当該放物面反射器15の長さに沿って長手方向に装置10を移動させなければならない。しかし、ここで扱うのは主に、放物面反射器15上に自然に付着する塵埃であるから、特定の状況では、塵埃が覆っている状態が均質であると仮定できる場合もある。それゆえ、特定の実施形態では、放物面鏡15の図9の長さL方向における、好適な間隔を置いた少数のいずれかの場所のみから、反射効率のモニタリング結果をサンプリングすることも可能である。   Still referring to FIG. 4, the apparatus 10 is configured to obtain information about one paraboloidal section of the paraboloidal reflector 15 for each readout from the detector 30. In order to monitor the entire length L of the parabolic reflector 15 in FIG. 9, the device 10 must be moved longitudinally along the length of the parabolic reflector 15. However, since what is handled here is mainly dust that naturally adheres to the parabolic reflector 15, in certain circumstances, it may be assumed that the dust covering state is homogeneous. Therefore, in certain embodiments, it is also possible to sample the reflection efficiency monitoring results from only a small number of suitably spaced locations in the length L direction of the parabolic mirror 15 in FIG. It is.

図5は、放物面反射器15の反射効率と、焦点に対する当該放物面反射器15のアライメントとをモニタリングするための装置10の概略的な断面図である。図5に示した実施例では、光源20aと検出器30aとを組み合わせたものが、放物面反射器15の反射効率をモニタリングするように構成されており、光源20b,20cと検出器30bとを組み合わせたものが、焦点に対する放物面反射器のアライメントをモニタリングするように構成されている。図5に示した実施例では、光源20aが放出した光ビーム25aは十分に、放物面反射器15の表面の放物面断面の全体に入射する。このことは、図3および図4に示した実施形態の装置10を調整することにより実現される。入射光ビーム25aに対応する反射光ビーム35aは、当該入射光ビーム25aの放出元であるポイントへ再帰性反射していく。   FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the apparatus 10 for monitoring the reflection efficiency of the parabolic reflector 15 and the alignment of the parabolic reflector 15 with respect to the focal point. In the embodiment shown in FIG. 5, the combination of the light source 20a and the detector 30a is configured to monitor the reflection efficiency of the parabolic reflector 15, and the light sources 20b and 20c, the detector 30b, Is configured to monitor the alignment of the parabolic reflector with respect to the focal point. In the embodiment shown in FIG. 5, the light beam 25 a emitted from the light source 20 a is sufficiently incident on the entire parabolic cross section of the surface of the parabolic reflector 15. This is achieved by adjusting the apparatus 10 of the embodiment shown in FIGS. The reflected light beam 35a corresponding to the incident light beam 25a is retroreflected to the point from which the incident light beam 25a is emitted.

さらに引き続いて図5を参照すると、光源20bおよび20cは、焦点距離に対する放物面反射器15のアライメントをモニタリングするために構成されているので、光源20bおよび20cが放出した光ビーム25bおよび25cは、放物面反射器15の両端のエッジ40に近接する場所に入射する。各入射光ビーム20bおよび20cに対応する各反射光ビーム35bおよび35cは、検出器20bにより検出される。   Still referring to FIG. 5, since the light sources 20b and 20c are configured to monitor the alignment of the parabolic reflector 15 with respect to the focal length, the light beams 25b and 25c emitted by the light sources 20b and 20c are The incident light is incident on a location close to the edges 40 at both ends of the parabolic reflector 15. The reflected light beams 35b and 35c corresponding to the incident light beams 20b and 20c are detected by the detector 20b.

ここで図1〜図4を参照すると、放物面反射器15の各パラメータをモニタリングするためには、当該放物面反射器15に対して適切な相対位置に装置10を設置する必要があることが分かる。上記にて既に述べたように、装置10は有利には、1つまたは複数のパラメータをモニタリングするために、放物面反射器15の表面から所定の高さにある、焦点より上方の位置に位置決めされる。しかし、図3,4に示された装置10が放物面反射器15の反射効率をモニタリングするために構成されている場合には、装置10を放物面反射器15の曲率中心に配置しなければならない。それゆえ、1つまたは複数のパラメータをモニタリングするために、図1または図2に示された装置10を用いる場合には、装置10を放物面反射器の焦点より上方の位置に配置しなければならない。しかし、反射効率とアライメントとをモニタリングするために、図1や図2に示された装置と図3,4に示された装置とを併用する場合、装置10は放物面反射器15の曲率中心に位置決めすることができる。放物面反射器15をモニタリングするためには、放物面反射器の長さ全体を走査しなければならないので、放物面反射器15を長さ全体Lに沿って走査できるようにするためには、当該放物面反射器15の片側からもう片側まで装置10を移動させることができる(図9参照)。複数の放物面反射器15を有する太陽熱発電フィールドの場合(図9参照)、各放物面反射器15の長さ方向に各放物面反射器15を走査することになる。このことを実現するためには、放物面反射器15のパラメータをモニタリングするための装置10を所望の位置に位置決めするために必要な位置決め機構を有するシステムにより、当該装置10を空中に保持することができる。たとえば、前記システムを空中無人機(UAV)、係留されたケーブル、ロボットアーム等とすることができる。   1 to 4, in order to monitor each parameter of the parabolic reflector 15, it is necessary to install the apparatus 10 at an appropriate relative position with respect to the parabolic reflector 15. I understand that. As already mentioned above, the apparatus 10 is advantageously at a position above the focal point, at a predetermined height from the surface of the parabolic reflector 15, in order to monitor one or more parameters. Positioned. However, if the apparatus 10 shown in FIGS. 3 and 4 is configured to monitor the reflection efficiency of the parabolic reflector 15, the apparatus 10 is placed at the center of curvature of the parabolic reflector 15. There must be. Therefore, if the apparatus 10 shown in FIG. 1 or 2 is used to monitor one or more parameters, the apparatus 10 must be positioned above the focal point of the parabolic reflector. I must. However, if the device shown in FIGS. 1 and 2 is used in combination with the device shown in FIGS. 3 and 4 to monitor the reflection efficiency and alignment, the device 10 will have a curvature of the parabolic reflector 15. It can be centered. In order to monitor the parabolic reflector 15, the entire length of the parabolic reflector must be scanned, so that the parabolic reflector 15 can be scanned along the entire length L. The apparatus 10 can be moved from one side of the parabolic reflector 15 to the other side (see FIG. 9). In the case of a solar power generation field having a plurality of parabolic reflectors 15 (see FIG. 9), each parabolic reflector 15 is scanned in the length direction of each parabolic reflector 15. To achieve this, the device 10 is held in the air by a system having a positioning mechanism necessary to position the device 10 for monitoring the parameters of the parabolic reflector 15 at a desired position. be able to. For example, the system can be an unmanned aerial vehicle (UAV), a moored cable, a robot arm, and the like.

図6は、図1〜5に示した、太陽熱発電フィールドの放物面反射器を空中からモニタリングするための装置10を位置決めするための一実施形態のシステムの概略的なブロック図である。一実施形態では、放物面反射器15を空中からモニタリングするために、装置10を当該放物面反射器15の位置の近傍において移動させた後、当該放物面反射器15をモニタリングするのに適した位置に当該装置10を位置決めする。たとえばこのことは、第1のフィールド位置(図7中の105)に装置10を配置した後、放物面反射器15をモニタリングするための第2のフィールド位置(図7中の110)に装置10を位置決めすることにより実現することができる。第1のフィールド位置(図7中の105)は放物面反射器15の近傍位置とし、第2のフィールド位置(図7中の110)は当該第1のフィールド位置から、当該第1のフィールド位置(図7中の105)から求められた太陽放射収集装置の情報を用いて求められる。本発明の1実施形態では、前記第2のフィールド位置は吸収管38の情報を用いて求められる。こうすることにより、装置10を放物面反射器15の近傍において1回移動させると、すなわち第1のフィールド位置(図7中の105)まで移動させると、装置10は当該第1のフィールド位置から、放物面反射器15をモニタリングするための第2のフィールド位置(図7中の110)に位置決めされるので、当該放物面反射器15をモニタリングするための装置の精確な位置決めを行うことができる。吸収管38は、第2のフィールド位置(図7中の110)を求めるためのマーカとして用いられる。モニタリング装置10を位置決めするためのマーカとして吸収管38が用いられるのは、吸収管38の位置が固定されているからである。このことにより、第2のフィールド位置(図7中の110)を求めるために更にマーカを追加して位置決めする必要が無くなる。   FIG. 6 is a schematic block diagram of an embodiment system for positioning the apparatus 10 for monitoring a parabolic reflector of a solar power generation field from the air shown in FIGS. In one embodiment, in order to monitor the parabolic reflector 15 from the air, the device 10 is moved in the vicinity of the position of the parabolic reflector 15 and then the parabolic reflector 15 is monitored. The apparatus 10 is positioned at a position suitable for the above. For example, this means that after placing the device 10 at the first field position (105 in FIG. 7), the device at the second field position (110 in FIG. 7) for monitoring the parabolic reflector 15 is used. This can be realized by positioning 10. The first field position (105 in FIG. 7) is a position near the parabolic reflector 15, and the second field position (110 in FIG. 7) is the first field position from the first field position. It is calculated | required using the information of the solar radiation collection apparatus calculated | required from the position (105 in FIG. 7). In one embodiment of the invention, the second field position is determined using information in the absorption tube 38. In this way, when the device 10 is moved once in the vicinity of the parabolic reflector 15, that is, when it is moved to the first field position (105 in FIG. 7), the device 10 is moved to the first field position. Is positioned at the second field position (110 in FIG. 7) for monitoring the parabolic reflector 15, so that the device for monitoring the parabolic reflector 15 is accurately positioned. be able to. The absorption tube 38 is used as a marker for obtaining the second field position (110 in FIG. 7). The absorption tube 38 is used as a marker for positioning the monitoring device 10 because the position of the absorption tube 38 is fixed. This eliminates the need for additional marker positioning in order to obtain the second field position (110 in FIG. 7).

更に引き続いて図6を参照すると、システム70は装置10を包含する。というのも装置10は、位置決め用のシステム10上に取付可能であるからである。システム70は処理モジュール75を有し、当該処理モジュール75は、位置推定モジュール80と、移動モジュール85と、テレメトリモジュール90と、ローカル位置推定モジュール95とに動作可能に結合されている。位置推定モジュール80は装置10の位置および方向を推定するように構成されており、装置10の位置および方向の情報を処理モジュール75へ供給するように構成されている。位置推定モジュール80によってなされた、装置10の位置および方向のフィードバックは、モニタリング対象である放物面反射器15に対して相対的な第1のフィールド位置(図7の105)にて前記装置10を位置決めするため、また、装置10の方向を制御するために用いられる。ここで「方向」とは、質量中心を中心とする装置10の3方向の回転角として定義されるものである。移動モジュール85は、装置10を移動させるように構成されている。   Still referring to FIG. 6, system 70 includes device 10. This is because the device 10 can be mounted on the positioning system 10. System 70 includes a processing module 75, which is operatively coupled to a position estimation module 80, a movement module 85, a telemetry module 90, and a local position estimation module 95. The position estimation module 80 is configured to estimate the position and direction of the apparatus 10 and is configured to supply information on the position and direction of the apparatus 10 to the processing module 75. The position and orientation feedback of the device 10 made by the position estimation module 80 is the device 10 at the first field position (105 in FIG. 7) relative to the parabolic reflector 15 to be monitored. Is used for positioning and for controlling the direction of the device 10. Here, the “direction” is defined as rotation angles in three directions of the apparatus 10 around the center of mass. The moving module 85 is configured to move the device 10.

さらに図6を続けて参酌すると、1実施形態では、装置10を移動させるために移動モジュール85と装置10とを機械的に結合することができる。したがって1実施形態によれば、移動モジュール85が装置10に機械的に結合されている場合、位置推定モジュール80とローカル位置推定モジュール95と装置10とを1つのユニットとして構成し、移動モジュール85をこの1つのユニットに機械的に結合することができる。たとえば、放物面反射器15をモニタリングするための装置10を位置決めするためにロボットアームを用いる場合には、装置10と位置推定モジュール80とローカル位置推定モジュール95とを含む前記ユニットを移動させるために、当該ユニットを移動モジュール85に機械的に結合する。他の1つの実施形態では、前記移動モジュール85はシステム70を移動させるように構成し、かつ、このシステム70に装置10を取り付けられるように構成することができる。処理モジュール75は、位置推定モジュール80により供給された装置10の現在の位置および方向に基づいて、放物面反射器15の位置に応じた第1のフィールド位置(図7中の105)において装置10が目標方向になるように位置決めされるように、移動モジュール85を制御するように構成されている。有利には、放物面反射器15の焦点より上方の或る程度の高さに装置10を配置する。   Still referring to FIG. 6, in one embodiment, the moving module 85 and the device 10 can be mechanically coupled to move the device 10. Thus, according to one embodiment, when the movement module 85 is mechanically coupled to the apparatus 10, the position estimation module 80, the local position estimation module 95, and the apparatus 10 are configured as one unit, and the movement module 85 is It can be mechanically coupled to this one unit. For example, if a robotic arm is used to position the device 10 for monitoring the parabolic reflector 15, the unit including the device 10, the position estimation module 80 and the local position estimation module 95 is moved. In addition, the unit is mechanically coupled to the moving module 85. In another embodiment, the transfer module 85 can be configured to move the system 70 and the device 10 can be attached to the system 70. Based on the current position and orientation of the device 10 supplied by the position estimation module 80, the processing module 75 is the device at the first field position (105 in FIG. 7) according to the position of the parabolic reflector 15. The moving module 85 is controlled so that 10 is positioned so as to be in the target direction. Advantageously, the device 10 is arranged at a certain height above the focal point of the parabolic reflector 15.

さらに図6を続けて参照すると、装置10を設置すべき第1のフィールド位置(図7中の105)の情報をx,y,z座標表現で処理モジュール75に供給することができる。x,y座標は、x,y座標で表された放物面反射器15の位置情報から導き出すことができ、z座標は、装置10を設置すべき第1のフィールド位置(図7中の105)が放物面反射器15の焦点より上方になる地上高とされる。1実施形態では、位置推定モジュール80は全地球測位システム(GPS)81と、方向推定システム82と、高度センサ83とを有する。GPSシステム81は、装置10の位置決めを行っている間に当該装置10の現在の位置をx,y座標で供給するように構成されている。方向推定システム82は、質量中心を中心とした装置10の方向を推定するものである。一般的に空中機の場合には、3方向の各回転角をそれぞれピッチ(図8中の116)、ロール(図8中の117)およびヨー(図8中の118)と称する。したがって、ピッチ(図8中の116)、ロール(図8中の117)およびヨー(図8中の118)との用語は、空中機の所定の平衡状態からの、当該空中機の各軸を中心とした回転を指す。UAVを用いて装置10を空中に位置決めする場合には、UAVの3方向の回転角をピッチ(図8中の116)、ロール(図8中の117)およびヨー(図8中の118)と称する。たとえば、システム70がUAVである場合には、方向推定システム82はこのUAVの3方向の回転角を供給するために、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計を含むことができる。高度センサ83は、装置10の地上高を推定するためのものである。装置10の地上高の情報は、放物面反射器15の焦点より上方の位置に当該装置10を位置決めするために用いられる。   Still referring to FIG. 6, the information of the first field position (105 in FIG. 7) where the apparatus 10 should be installed can be supplied to the processing module 75 in x, y, z coordinate representation. The x and y coordinates can be derived from the position information of the parabolic reflector 15 represented by the x and y coordinates, and the z coordinate is the first field position (105 in FIG. 7) where the apparatus 10 is to be installed. ) Is a height above the focal point of the parabolic reflector 15. In one embodiment, the position estimation module 80 includes a global positioning system (GPS) 81, a direction estimation system 82, and an altitude sensor 83. The GPS system 81 is configured to supply the current position of the device 10 in the x and y coordinates while the device 10 is positioned. The direction estimation system 82 estimates the direction of the apparatus 10 around the center of mass. In general, in the case of an airborne aircraft, the rotation angles in the three directions are referred to as pitch (116 in FIG. 8), roll (117 in FIG. 8) and yaw (118 in FIG. 8), respectively. Therefore, the terms pitch (116 in FIG. 8), roll (117 in FIG. 8) and yaw (118 in FIG. 8) refer to each axis of the aerial machine from a predetermined equilibrium state. Refers to centered rotation. When the apparatus 10 is positioned in the air using the UAV, the rotation angles in the three directions of the UAV are set as pitch (116 in FIG. 8), roll (117 in FIG. 8), and yaw (118 in FIG. 8). Called. For example, if the system 70 is a UAV, the direction estimation system 82 may include an accelerometer, a gyroscope, and a magnetometer to provide the three directions of rotation of the UAV. The altitude sensor 83 is for estimating the ground height of the device 10. The ground height information of the device 10 is used to position the device 10 at a position above the focal point of the parabolic reflector 15.

図6をさらに引き続いて参照すると、モニタリング対象である放物面反射器15の焦点より上方にある第1のフィールド位置(図7中の105)に装置10を設置すると、ローカル位置推定モジュール95は当該放物面反射器15の吸収管38の情報を取得して、当該吸収管38の情報を処理モジュール75へ供給できるようになる。装置10を第1のフィールド位置(図7中の105)に位置決めすることにより、第1のフィールド位置(図7中の105)から見ると吸収管38がローカル位置推定モジュール95の視野内に入るので、吸収管38の情報を取得することが可能になる。1実施形態では、装置10を第2のフィールド位置(図7中の110)に位置決めするための基準点として吸収管38の位置を用いる。これにより、放物面反射器15をよりモニタリングすることができる。たとえば、処理モジュール75は、吸収管38の位置に応じた第2のフィールド位置(図7中の110)に装置10を位置決めするように、吸収管38の取得された情報から移動モジュール85を制御してシステム70の方向を制御するように構成されている。このようにして、吸収管38の位置を基準点として用いることにより第2のフィールド位置(図7中の110)が求められる。よって、まず最初に、放物面反射器15に対して相対的な第1のフィールド位置(図7中の105)に装置10を位置決めした後、吸収管38の位置に応じて求められた第2のフィールド位置(図7中の110)に当該装置10を位置決めするということになる。前記第2のフィールド位置(図7中の110)は有利には、装置10が吸収管38と一直線になるようにすることができる。このようにして第2のフィールド位置(図7中の110)を、装置と吸収管38とが一直線に並ぶ位置とすることができる。しかし他の実施形態では、第2のフィールド位置(図7中の110)と吸収管38とを一直線に配列することはできないが、吸収管38から横方向に導出した位置を第2のフィールド位置とすることもできる。その際には吸収管38の位置が、装置10を第2のフィールド位置(図7中の110)に位置決めするための基準点として用いられる。   With continued reference to FIG. 6, when the apparatus 10 is installed at a first field position (105 in FIG. 7) above the focus of the parabolic reflector 15 to be monitored, the local position estimation module 95 is Information on the absorption tube 38 of the parabolic reflector 15 can be acquired, and the information on the absorption tube 38 can be supplied to the processing module 75. By positioning the device 10 at a first field position (105 in FIG. 7), the absorption tube 38 is within the field of view of the local position estimation module 95 when viewed from the first field position (105 in FIG. 7). Therefore, it becomes possible to acquire information on the absorption tube 38. In one embodiment, the position of the absorption tube 38 is used as a reference point for positioning the device 10 at the second field position (110 in FIG. 7). Thereby, the parabolic reflector 15 can be monitored more. For example, the processing module 75 controls the movement module 85 from the acquired information of the absorption tube 38 to position the device 10 at a second field position (110 in FIG. 7) depending on the position of the absorption tube 38. And is configured to control the direction of the system 70. In this way, the second field position (110 in FIG. 7) is obtained by using the position of the absorption tube 38 as a reference point. Therefore, first, after positioning the apparatus 10 at the first field position (105 in FIG. 7) relative to the parabolic reflector 15, the first value determined according to the position of the absorption tube 38 is obtained. That is, the apparatus 10 is positioned at the field position 2 (110 in FIG. 7). The second field position (110 in FIG. 7) can advantageously be such that the device 10 is aligned with the absorption tube 38. In this way, the second field position (110 in FIG. 7) can be a position where the apparatus and the absorption tube 38 are aligned. However, in other embodiments, the second field position (110 in FIG. 7) and the absorption tube 38 cannot be arranged in a straight line, but the position derived from the absorption tube 38 in the lateral direction is the second field position. It can also be. In this case, the position of the absorption tube 38 is used as a reference point for positioning the device 10 at the second field position (110 in FIG. 7).

さらに引き続いて図6を参照すると、装置10は第2のフィールド位置(図7中の110)において、放物面反射器15の1つまたは複数のパラメータをモニタリングするように構成されている。放物面反射器15全体を走査するためには、装置10をこの位置で、当該放物面反射器15の長さ方向に動かす。このようにして装置10は、放物面反射器15の長さ方向において複数の第2のフィールド位置(図7中の110)から放物面反射器15をモニタリングするようになる。装置10が第2のフィールド位置(図7中の110)に留まるようにx座標値およびy座標値を変化させてシステム70の方向を制御することにより、当該第2のフィールド位置(図7中の110)において放物面反射器15の長さ方向において装置10を動かすことができる。その際には、z座標値は一定に維持される。装置10を放物面反射器15の焦点より上方にある第1のフィールド位置(図7中の105)に配置することにより、この第1のフィールド位置から吸収管38の情報を容易に取得できるので、第2のフィールド位置(図7中の110)を容易に求めることができる。   With continued reference to FIG. 6, the apparatus 10 is configured to monitor one or more parameters of the parabolic reflector 15 at a second field position (110 in FIG. 7). To scan the entire paraboloidal reflector 15, the device 10 is moved in this position along the length of the paraboloidal reflector 15. In this way, the apparatus 10 monitors the parabolic reflector 15 from a plurality of second field positions (110 in FIG. 7) in the length direction of the parabolic reflector 15. By controlling the direction of the system 70 by changing the x and y coordinate values so that the device 10 stays at the second field position (110 in FIG. 7), the second field position (in FIG. 7). 110), the device 10 can be moved in the longitudinal direction of the parabolic reflector 15. At that time, the z coordinate value is kept constant. By disposing the apparatus 10 at the first field position (105 in FIG. 7) above the focal point of the parabolic reflector 15, the information of the absorption tube 38 can be easily obtained from this first field position. Therefore, the second field position (110 in FIG. 7) can be easily obtained.

1実施形態では、上述のように、求めるべき第2のフィールド位置(図7中の105)を放物面反射器15の曲率中心とし、放物面反射器15をモニタリングするために装置10をこの曲率中心に位置決めすることができる。装置10を吸収管38の位置に整合させることにより、装置10を放物面反射器15の曲率中心に容易に位置決めすることができる。吸収管38は通常、放物面反射器15の焦点にあり、曲率中心は放物面反射器15から焦点までの距離の2倍である。移動モジュール85は、システム70の方向を制御することにより装置10を第2のフィールド位置(図7中の110)に位置決めするように、処理モジュール75によって制御される。ローカル位置推定モジュール95の詳細については、後に説明する。   In one embodiment, as described above, the second field position to be determined (105 in FIG. 7) is the center of curvature of the parabolic reflector 15, and the apparatus 10 is used to monitor the parabolic reflector 15. The center of curvature can be positioned. By aligning the device 10 with the position of the absorption tube 38, the device 10 can be easily positioned at the center of curvature of the parabolic reflector 15. The absorber tube 38 is usually at the focal point of the parabolic reflector 15 and the center of curvature is twice the distance from the parabolic reflector 15 to the focal point. The movement module 85 is controlled by the processing module 75 to position the device 10 at the second field position (110 in FIG. 7) by controlling the orientation of the system 70. Details of the local position estimation module 95 will be described later.

さらに引き続いて図6を参照すると、モニタリング装置はx,y,z座標を用いて第1のフィールド位置(図7中の105)に位置決めされる。モニタリング装置10を第1のフィールド位置(図7中の105)に位置決めするため、位置推定モジュール80のGPSシステム81は、装置10のx,y座標を推定するように構成されており、高度センサ83は、当該装置10のz座標を推定するように構成されている。その後、吸収管38の位置に応じて装置10の方向を制御することにより、装置10を第2のフィールド位置(図7中の110)に位置決めする。装置10は、第1のフィールド位置(図7中の105)自体にある放物面反射器15の表面から上の所望の高さに位置決めできるので、第2のフィールド位置(図7中の110)にあるときの装置10のz座標は第1のフィールド位置(図7中の105)のz座標と等しくなる。   Still referring to FIG. 6, the monitoring device is positioned at the first field position (105 in FIG. 7) using the x, y, z coordinates. In order to position the monitoring device 10 at the first field position (105 in FIG. 7), the GPS system 81 of the position estimation module 80 is configured to estimate the x, y coordinates of the device 10, and the altitude sensor 83 is configured to estimate the z-coordinate of the device 10. Thereafter, by controlling the direction of the device 10 according to the position of the absorption tube 38, the device 10 is positioned at the second field position (110 in FIG. 7). The device 10 can be positioned at a desired height above the surface of the parabolic reflector 15 at the first field position (105 in FIG. 7) itself, so that the second field position (110 in FIG. 7). ) Is equal to the z-coordinate of the first field position (105 in FIG. 7).

続けて図6を参照すると、テレメトリモジュール90は、処理モジュール70と遠隔ステーションまたは装置との間のデータ転送を行うために構成されている。たとえば、テレメトリモジュール90を用いて装置10の位置情報および吸収管38の位置を遠隔ステーションへ転送することができ、また、テレメトリモジュール90を用いて、遠隔ステーションから送信されたデータを処理モジュール75へ供給することもできる。バッテリーの充電情報も、テレメトリモジュール90を用いて遠隔ステーションへ送信することができる。要望に応じて、テレメトリモジュール90がデータを無線または有線で伝送するように構成することができる。システム70はまた、当該システム70の処理モジュール75およびモジュール80,85,90,95を動作させるための電力を供給するための電源100も含む。有利には、システム70と装置10とは組み合わされて使用されるので、処理モジュール75が処理ユニット50の機能を果たすように構成することができる。このことを実現するためには、図6に示されているように、処理モジュール75を検出器30に動作可能に結合することができる。その場合には処理モジュール75は、装置10を位置決めするため、また放物面反射器15の1つまたは複数のパラメータを推定するために、移動モジュール85を制御するように構成される。処理モジュールに結合されたテレメトリモジュール90は、当該処理モジュール75により推定されたパラメータの値を、当該パラメータのさらなる解析のために遠隔ステーションへ転送するように構成することができる。   With continued reference to FIG. 6, telemetry module 90 is configured to perform data transfer between processing module 70 and a remote station or device. For example, the telemetry module 90 can be used to transfer the position information of the device 10 and the position of the absorption tube 38 to the remote station, and the telemetry module 90 can be used to transfer data transmitted from the remote station to the processing module 75. It can also be supplied. Battery charging information can also be transmitted to the remote station using the telemetry module 90. If desired, the telemetry module 90 can be configured to transmit data wirelessly or wired. The system 70 also includes a power supply 100 for supplying power to operate the processing module 75 and modules 80, 85, 90, 95 of the system 70. Advantageously, since the system 70 and the apparatus 10 are used in combination, the processing module 75 can be configured to perform the functions of the processing unit 50. To accomplish this, the processing module 75 can be operatively coupled to the detector 30 as shown in FIG. In that case, the processing module 75 is configured to control the movement module 85 to position the device 10 and to estimate one or more parameters of the parabolic reflector 15. A telemetry module 90 coupled to the processing module can be configured to forward the value of the parameter estimated by the processing module 75 to a remote station for further analysis of the parameter.

さらに続けて図6を参照すると、システム70は、放物面反射器15のモニタリング装置10の位置決めを行うUAV、ロボットアーム等とすることができる。システム70をUAVとすることにより、人の手を入れることを少なくして装置10の位置決めを容易に行えるという利点が奏される。たとえば、システム70がUAVである場合、装置10をこのUAVに取り付け、装置10を第1のフィールド位置(図7中の105)に位置決めするように、かつその後に、放物面反射器15をモニタリングするための第2のフィールド位置(図7中の110)に当該装置10を位置決めするように、UAVの位置を制御することができる。システム70が装置10を位置決めするロボットアームとして構成されている場合には、装置10と位置推定モジュール80とローカル位置推定モジュール95とを含むユニットに、移動モジュール85を機械的に結合することができる。   Still referring to FIG. 6, the system 70 can be a UAV, robot arm, or the like that positions the monitoring device 10 of the parabolic reflector 15. By using the UAV as the system 70, there is an advantage that the positioning of the apparatus 10 can be easily performed with less human intervention. For example, if the system 70 is a UAV, the device 10 is attached to the UAV, the device 10 is positioned at the first field position (105 in FIG. 7), and thereafter the parabolic reflector 15 is The position of the UAV can be controlled to position the device 10 at a second field position for monitoring (110 in FIG. 7). If system 70 is configured as a robotic arm that positions apparatus 10, movement module 85 can be mechanically coupled to a unit that includes apparatus 10, position estimation module 80, and local position estimation module 95. .

さらに続けて図6を参照すると、他の1つの実施形態では、装置10を第1のフィールド位置(図7中の105)に位置決めし、その後に続けて第2のフィールド位置(図7中の110)に位置決めするように、移動モジュール85を遠隔制御することができる。装置10の位置情報についてのフィードバックを遠隔ステーションまたは装置へ供給し、装置10の位置を制御するための命令を、遠隔ステーションからテレメトリモジュール90を介して処理ユニット75へ供給することができる。たとえば、位置推定モジュール80により出力された装置10の現在の位置をオペレータが見て、放物面反射器15に対して相対的な第1のフィールド位置(図7中の105)に装置10を位置決めするように移動モジュール85を制御するための命令を処理ユニット75へ供給することができる。装置10が第1のフィールド位置(図7中の105)に位置決めされると、放物面反射器15をモニタリングするために装置10を位置決めすべき第2のフィールド位置(図7中の110)が吸収管38の位置に応じて特定され、オペレータは、装置10を第2のフィールド位置(図7中の110)に位置決めするために当該装置10の方向を制御するように移動モジュール85を制御するための命令を処理モジュール75へ供給することができる。   With continued reference to FIG. 6, in another embodiment, the device 10 is positioned at a first field position (105 in FIG. 7) followed by a second field position (in FIG. 7). 110) can be remotely controlled to position. Feedback on the position information of the device 10 can be provided to a remote station or device, and instructions for controlling the position of the device 10 can be provided from the remote station to the processing unit 75 via the telemetry module 90. For example, the operator looks at the current position of the device 10 output by the position estimation module 80 and places the device 10 in a first field position relative to the parabolic reflector 15 (105 in FIG. 7). Instructions for controlling the movement module 85 to position can be provided to the processing unit 75. When the device 10 is positioned at the first field position (105 in FIG. 7), the second field position (110 in FIG. 7) where the device 10 should be positioned to monitor the parabolic reflector 15 Depending on the position of the absorption tube 38, the operator controls the movement module 85 to control the direction of the device 10 to position the device 10 in the second field position (110 in FIG. 7). Instructions to do so can be provided to the processing module 75.

図6をさらに続けて参照すると、1実施形態では、ローカル位置推定モジュール95は、吸収管38の画像を取得してこの取得した画像を処理モジュール75へ供給するように構成された撮像装置を有する。処理モジュール75は、装置10を第2のフィールド位置(図7中の110)に位置決めするために、取得された前記画像中における吸収管38の位置に応じてシステム70の方向を制御するために移動モジュール85を制御するように構成されている。たとえば1実施形態では、ローカル位置推定モジュール95の前記撮像装置の視野が設定可能であるように当該撮像装置を構成することができる。したがってまず最初は、撮像装置の狭視野を用いて吸収管38を撮像し、その後に、当該撮像装置の広視野を用いて得られた当該吸収管38の画像に応じて、ローカル位置推定モジュール95の当該撮像装置の狭視野内に当該吸収管38をアライメントするために動かすように、位置決めモジュール85を制御することができる。その後、装置10を第2のフィールド位置(図7中の110)に位置決めするために前記撮像装置の狭視野の基準座標に吸収管38が整合するように動かすため、移動モジュール85を制御することができる。この基準座標は、装置10を位置決めすべき第2のフィールド位置に応じて求めることができ、基準座標はたとえば、吸収管が狭視野の中心に整合するように狭視野の中心に相当することができる。吸収管38を撮像装置の狭視野の中心に整合させることにより、装置10が吸収管38にアライメントされるように当該装置10を第2のフィールド位置(図7中の110)に位置決めすることができる。しかし、装置10を吸収管38にアライメントする必要はないが、横方向における吸収管38からの装置10のずれがある程度必要になる場合がある。そのような場合には、吸収管38を撮像装置の狭視野の中心に整合することはないが、撮像装置の狭視野の中心からの横方向における吸収管38のずれを持たせることが可能である。   With continued reference to FIG. 6, in one embodiment, the local position estimation module 95 includes an imaging device configured to acquire an image of the absorption tube 38 and supply the acquired image to the processing module 75. . The processing module 75 controls the orientation of the system 70 in response to the position of the absorption tube 38 in the acquired image to position the device 10 at the second field position (110 in FIG. 7). The moving module 85 is configured to be controlled. For example, in one embodiment, the imaging device can be configured such that the field of view of the imaging device of the local position estimation module 95 can be set. Therefore, first, the absorption tube 38 is imaged using the narrow field of view of the imaging device, and then the local position estimation module 95 is used according to the image of the absorption tube 38 obtained using the wide field of view of the imaging device. The positioning module 85 can be controlled to move the absorber tube 38 to align within the narrow field of view of the imaging device. Thereafter, the movement module 85 is controlled to move the absorption tube 38 to align with the narrow field reference coordinates of the imaging device to position the device 10 at a second field position (110 in FIG. 7). Can do. This reference coordinate can be determined according to the second field position where the device 10 is to be positioned, and the reference coordinate can correspond to the center of the narrow field, for example, so that the absorber tube is aligned with the center of the narrow field. it can. By aligning the absorption tube 38 with the center of the narrow field of view of the imaging device, the device 10 can be positioned at a second field position (110 in FIG. 7) so that the device 10 is aligned with the absorption tube 38. it can. However, although it is not necessary to align the device 10 with the absorption tube 38, some deviation of the device 10 from the absorption tube 38 in the lateral direction may be necessary. In such a case, the absorption tube 38 is not aligned with the center of the narrow field of view of the imaging device, but the absorption tube 38 can be offset in the lateral direction from the center of the narrow field of view of the imaging device. is there.

さらに引き続いて図6を参酌すると、他の1つの実施形態では、広視野の撮像装置と狭視野の撮像装置とが同じ機能を果たすように構成することができる。有利には、狭視野を用いて吸収管38の画像を得るための撮像装置として赤外線撮像装置を使用することができる。赤外線で撮像することにより、暗い夜間でも撮像を行えるという利点が奏される。他の1つの実施形態では、前記ローカル位置推定モジュール95が広視野撮像装置と送信器および受信器とを有することにより、当該ローカル位置推定モジュール95が吸収管を狭視野で検出するように構成することができる。送信器および受信器は、タイムオブフライト方式、レーダ方式、超音波方式(強度方式またはTOF)およびソナー等を含む原理を用いて吸収管を検出するように構成することが可能であるが、これらの具体的な原理に限定されることはない。   Still referring to FIG. 6, in another embodiment, the wide-field imaging device and the narrow-field imaging device can be configured to perform the same function. Advantageously, an infrared imaging device can be used as the imaging device for obtaining an image of the absorption tube 38 using a narrow field of view. By imaging with infrared rays, there is an advantage that imaging can be performed even in a dark night. In another embodiment, the local position estimation module 95 includes a wide-field imaging device, a transmitter, and a receiver so that the local position estimation module 95 detects the absorption tube with a narrow field of view. be able to. The transmitter and receiver can be configured to detect absorption tubes using principles including time-of-flight, radar, ultrasonic (intensity or TOF) and sonar. It is not limited to the specific principle.

図7は、本願の1実施形態の、放物面反射器の曲率中心に図1〜4の装置10を位置決めを行う、本願の1実施形態の概略図である。図7に示された実施例では、図6のシステム70は、放物面反射器15の1つまたは複数のパラメータをモニタリングするための装置10を位置決めするUAVとして構成されている。システム70は、放物面反射器15に対して相対的な、105で示された第1のフィールド位置に位置決めされる。第1のフィールド位置へのシステム70の位置決めは、図6の位置推定モジュール80により出力された当該システム70の現在位置のフィードバックを用いて行われる。システム70の現在位置に相当するx座標およびy座標は、位置推定モジュール80の図6のGPSシステム81を用いることにより得られる。GPSシステムの精度は一般的に4〜5mであるから、システム70を第1のフィールド位置105に位置決めする精度も4〜5mとすることができる。それゆえ、第1のフィールド位置105は斜線部分105で示したようになる。その後、装置10が放物面反射器15をモニタリングするために、110で示された第2のフィールド位置にシステム70を位置決めしなければならない。この実施形態では、放物面反射器15をモニタリングするのに望ましい位置である第2のフィールド位置110にシステム70を位置決めするために図6のローカル位置推定モジュール95を用いることにより、GPSシステム81の低精度が補償される。図7の実施例では、第2のフィールド位置110は放物面反射器15の曲率中心である。図7の実施例に示されているように、システム70を第2のフィールド位置110に位置決めするためには、第1のフィールド位置105から、斜線部分111で示された広視野を用いて吸収管38を撮像する。その後、ローカル位置推定モジュール95の撮像装置の、斜線部分112で示された狭視野内に吸収管38が来るように、システム70をアライメントさせる。次に、吸収管38をローカル位置推定モジュール95の撮像装置の狭視野112の中心にアライメントするようにシステム70を制御する。撮像装置の狭視野112内において当該狭視野112の中心に吸収管38をアライメントする際には、吸収管38を撮像装置の狭視野112の中心にアライメントするようにシステム70の方向を制御するために移動モジュール85を制御する。このように、吸収管38をローカル位置推定モジュール95の撮像装置の狭視野112の中心にアライメントすることにより、モニタリング装置10が放物面反射器15の曲率中心に、すなわち第2の位置110に位置決めされるようにシステム70を位置決めすることができる。   FIG. 7 is a schematic diagram of one embodiment of the present application that positions the device 10 of FIGS. 1-4 at the center of curvature of the parabolic reflector of one embodiment of the present application. In the embodiment shown in FIG. 7, the system 70 of FIG. 6 is configured as a UAV that positions the apparatus 10 for monitoring one or more parameters of the parabolic reflector 15. System 70 is positioned at a first field position, indicated at 105, relative to parabolic reflector 15. The positioning of the system 70 to the first field position is performed using the current position feedback of the system 70 output by the position estimation module 80 of FIG. The x and y coordinates corresponding to the current position of the system 70 are obtained by using the GPS system 81 of FIG. Since the accuracy of the GPS system is typically 4-5 m, the accuracy of positioning the system 70 at the first field position 105 can also be 4-5 m. Therefore, the first field position 105 is as indicated by the hatched portion 105. The system 70 must then be positioned at the second field position indicated at 110 for the apparatus 10 to monitor the parabolic reflector 15. In this embodiment, the GPS system 81 is used by using the local position estimation module 95 of FIG. 6 to position the system 70 at the second field position 110, which is the desired position for monitoring the parabolic reflector 15. The low accuracy of is compensated. In the example of FIG. 7, the second field position 110 is the center of curvature of the parabolic reflector 15. As shown in the embodiment of FIG. 7, in order to position the system 70 at the second field position 110, the first field position 105 is absorbed using a wide field of view indicated by the shaded portion 111. The tube 38 is imaged. Thereafter, the system 70 is aligned so that the absorption tube 38 is in the narrow field of view indicated by the shaded portion 112 of the imaging device of the local position estimation module 95. Next, the system 70 is controlled to align the absorption tube 38 with the center of the narrow field 112 of the imaging device of the local position estimation module 95. When aligning the absorber tube 38 to the center of the narrow field 112 within the narrow field 112 of the imaging device, to control the direction of the system 70 to align the absorber tube 38 with the center of the narrow field 112 of the imaging device The moving module 85 is controlled. Thus, by aligning the absorption tube 38 with the center of the narrow field 112 of the imaging device of the local position estimation module 95, the monitoring device 10 is at the center of curvature of the parabolic reflector 15, that is, at the second position 110. The system 70 can be positioned to be positioned.

したがって、ここで図1〜7を参照すると、ここで記載した実施形態では、放物面反射器15をモニタリングする装置10を位置決めするために吸収管38の情報が用いられる。既に述べたように、GPSシステム81の精度はあまり高くないので、放物面反射器15をモニタリングするのに望ましい位置に装置10を位置決めするためにGPSシステム81を用いることはできない。したがって、ここで記載した実施形態では、システム70は第1のフィールド位置105に近似的に位置決めされ、その後に、放物面反射器15をモニタリングするのに望ましい位置である第2のフィールド位置110にシステム70を位置決めすることができる。このようにして、放物面反射器15の近傍まで、すなわち第1のフィールド位置105の近傍までシステム70を誘導するためにはGPSシステム81を使用し、その後に、放物面反射器15をモニタリングするための第2のフィールド位置110にシステム70を位置決めする。   Accordingly, referring now to FIGS. 1-7, in the embodiment described herein, the information in the absorber tube 38 is used to position the device 10 that monitors the parabolic reflector 15. As already mentioned, since the accuracy of the GPS system 81 is not very high, the GPS system 81 cannot be used to position the device 10 at the desired position for monitoring the parabolic reflector 15. Thus, in the embodiment described herein, the system 70 is positioned approximately at the first field position 105 and then the second field position 110, which is the desired position for monitoring the parabolic reflector 15. The system 70 can be positioned. In this way, the GPS system 81 is used to guide the system 70 to the vicinity of the parabolic reflector 15, that is, to the vicinity of the first field position 105, after which the parabolic reflector 15 is Position system 70 at second field position 110 for monitoring.

ここでUAVを取り上げて、放物面反射器15のモニタリング装置10の空中位置決めの詳細を説明する。図8は図1〜7に基づいており、ここでは、太陽熱発電フィールド(図9中の120)の図1の1つまたは複数の放物面反射器15をモニタリングする図1〜5の装置10を、空中に位置決めするための図6のシステム70として構成されたUAV115の、本発明の1実施例を示す。システム70として構成されたUAV 115は、放物面反射器15を空中からモニタリングする1実施例である。たとえば、装置10の要件を考慮すれば、UAV 115を1/2mとし、そのペイロードを約500gmsとしなければならない場合がある。UAV 115は放物面反射器15の長さ方向に飛行し、その飛行中に、当該放物面反射器15の反射効率と、焦点に対する当該放物面反射器15のアライメントとに関するデータを収集および記録する。放物面反射器15の放物面形状により、放物面反射器15に対するモニタリング装置10の位置に厳しい要件が課される。装置10が放物面反射器15をモニタリングできるようにするためには、UAV 115は放物面反射器15の表面の上方を、最大数cmの精度の高さで飛行することが要求される。横方向にも同様の精度が要求される。このような精度が要求される原因は、放物面反射器15の放物面形状にある。というのも、放物面反射器の表面に入射した光ビーム25は再帰性反射しないからである。それゆえ、このことに対応するためには、放物面反射器15の表面により反射された反射光ビーム35が検出器30に当たるように光源20と検出器30とを装置10内に配置する。放物面反射器15の表面から或る程度の距離だけ離れた場所でのみ、反射光ビーム35は検出器30に入射する。放物面反射器15の表面からのこの距離を考慮して、光源20と検出器30とは装置10内に配置される。このようにして、放物面反射器15の表面より上方の或る程度の高さに装置10を配置することにより、この距離を設けることができる。このことを実現するためには、放物面反射器15をモニタリングするための第2のフィールド位置(図7中の110)に装置10を位置決めするための、UAV 115による非常に高精度の位置制御が必要となる。   Here, taking the UAV, the details of the aerial positioning of the monitoring device 10 of the parabolic reflector 15 will be described. FIG. 8 is based on FIGS. 1-7, where the apparatus 10 of FIGS. 1-5 for monitoring one or more parabolic reflectors 15 of FIG. 1 in a solar power field (120 in FIG. 9). 7 illustrates one embodiment of the present invention of a UAV 115 configured as a system 70 of FIG. UAV 115 configured as system 70 is one example of monitoring parabolic reflector 15 from the air. For example, considering the requirements of device 10, UAV 115 may have to be 1/2 m and its payload about 500 gms. The UAV 115 flies along the length of the parabolic reflector 15 and collects data relating to the reflection efficiency of the parabolic reflector 15 and the alignment of the parabolic reflector 15 with respect to the focal point during the flight. And record. The parabolic shape of the parabolic reflector 15 places strict requirements on the position of the monitoring device 10 relative to the parabolic reflector 15. In order for the device 10 to be able to monitor the parabolic reflector 15, the UAV 115 is required to fly above the surface of the parabolic reflector 15 with a precision of up to several centimeters. . Similar accuracy is required in the lateral direction. The reason why such accuracy is required is the parabolic shape of the parabolic reflector 15. This is because the light beam 25 incident on the surface of the parabolic reflector is not retroreflected. Therefore, in order to cope with this, the light source 20 and the detector 30 are arranged in the apparatus 10 so that the reflected light beam 35 reflected by the surface of the parabolic reflector 15 strikes the detector 30. The reflected light beam 35 is incident on the detector 30 only at a distance from the surface of the parabolic reflector 15 by a certain distance. Considering this distance from the surface of the parabolic reflector 15, the light source 20 and the detector 30 are arranged in the device 10. In this way, this distance can be provided by placing the device 10 at a certain height above the surface of the parabolic reflector 15. To achieve this, a very precise position by the UAV 115 for positioning the device 10 at a second field position (110 in FIG. 7) for monitoring the parabolic reflector 15. Control is required.

さらに続けて図8を参照すると、放物面反射器15のモニタリング装置10を位置決めするためには、UAV 115の方向が重要な役割を果たす。装置10はUAV 115上に設置されているので、装置10の方向はUAV 115の方向となる。5.ピッチ角116やロール角117に誤差があると、UAV 115を焦点から遠ざけてしまうことになるので、装置10が放物面反射器15の焦点から離してしまう傾向がある。その上、ヨー118に誤差があると、反射光ビーム35が検出器30に入射する面積が増大してしまい、この面積増大により、反射光ビーム35の入射面積が検出器30の面積より大きくなってしまう。位置決めおよび方向の要件に関して有利なのは、UAV 115をホバリング型UAVとすることである。図8の実施例ではUAV 115は、太陽熱発電フィールド(図9中の120)の1つまたは複数の放物面反射器115をモニタリングする装置10を位置決めするクワッドロータUAVである。クワッドロータUAV 115はボディ119を有し、このボディ119は4つのロータ120により上昇および推進される。これら4つのロータ120の速度を変化させることにより、UAV 115を制御する。この実施例では、UAV 115の前記4つのロータ120は、図6のシステム70の図6の移動モジュール85に包含される。1つまたは複数のパラメータを図7の第2のフィールド位置110からモニタリングするためには、UAV 115を各放物面反射器15の長さ方向において、図7の各第2のフィールド位置110にてホバリングすることができる。UAV 115のホバリングは、図6の位置推定モジュール80の図6の方向推定システム82により供給されたUAV 115の現在方向のフィードバックを用いて当該UAV 115の方向を制御することにより、高精度で実現することができる。クワッドロータUAVであるUAV 115は、前記4つのロータ120を制御することによって高精度でホバリングすることができる。   Still referring to FIG. 8, the orientation of the UAV 115 plays an important role in positioning the monitoring device 10 of the parabolic reflector 15. Since the device 10 is installed on the UAV 115, the direction of the device 10 is the direction of the UAV 115. 5. If there is an error in the pitch angle 116 or the roll angle 117, the UAV 115 is moved away from the focal point, so that the apparatus 10 tends to move away from the focal point of the parabolic reflector 15. In addition, if there is an error in the yaw 118, the area where the reflected light beam 35 enters the detector 30 increases, and this area increase causes the incident area of the reflected light beam 35 to be larger than the area of the detector 30. End up. An advantage with respect to positioning and orientation requirements is that the UAV 115 is a hovering UAV. In the example of FIG. 8, UAV 115 is a quadrotor UAV that positions device 10 that monitors one or more parabolic reflectors 115 in a solar power generation field (120 in FIG. 9). The quadrotor UAV 115 has a body 119 that is raised and propelled by four rotors 120. The UAV 115 is controlled by changing the speeds of the four rotors 120. In this embodiment, the four rotors 120 of the UAV 115 are included in the movement module 85 of FIG. 6 of the system 70 of FIG. In order to monitor one or more parameters from the second field position 110 of FIG. 7, the UAV 115 is placed at each second field position 110 of FIG. 7 in the length direction of each parabolic reflector 15. And can hover. The hovering of the UAV 115 is realized with high accuracy by controlling the direction of the UAV 115 using the feedback of the current direction of the UAV 115 supplied by the direction estimation system 82 of FIG. 6 of the position estimation module 80 of FIG. can do. The UAV 115 which is a quad rotor UAV can be hovered with high accuracy by controlling the four rotors 120.

さらに続けて図8を参酌すると、一般的にUAVの飛行形態はアンダーアクチュエートであり、内因的に不安定である。それゆえ、飛行を安定化させるためにはUAV 115を制御しなければならない。UAV 115の飛行は、UAV 115の方向を制御することにより安定化される。位置推定モジュール80の方向推定システム82がUAV 115の3方向の各軸における回転角を求め、求めたこれらの回転角を処理モジュール75へ供給する。これらの求めた回転角に従い、処理モジュール75はUAV 115の方向を求めるように構成されている。この求めた方向に従い、処理モジュール75は移動モジュール85を制御することによってUAVの方向を制御するように構成されている。このようにして、方向推定システム82と処理モジュール75と移動モジュール85とはループを成すように動作し、UAV 115の方向を連続的に制御できるようになる。以下、このループを内部制御ループと称する。このような内部制御ループにより、UAV 115の飛行中にUAV 115の方向を連続的に制御することができる。よって、UAV 115の方向を制御するためのアルゴリズムを処理モジュール75に記憶するか、または、処理モジュール75に動作可能に結合されたメモリに記憶することができる。他の1つの実施形態では、オペレータからの命令により方向を遠隔制御することもできる。オペレータには、上述のようにして求められた方向が図6のテレメトリモジュール90を介して供給され、UAV 115の方向を制御するためのオペレータからの命令が処理モジュール75へ供給されるようにすることができる。規格品の非常に小型のMEMS加速度計やジャイロスコープを使用することができるので、数gの重量かつ並の所要計算能力で、飛行安定化を実現することができる。   Further referring to FIG. 8, generally, the flight form of UAV is underactuated and is inherently unstable. Therefore, UAV 115 must be controlled to stabilize the flight. The flight of the UAV 115 is stabilized by controlling the direction of the UAV 115. The direction estimation system 82 of the position estimation module 80 obtains the rotation angles in the three axes of the UAV 115 and supplies the obtained rotation angles to the processing module 75. The processing module 75 is configured to obtain the direction of the UAV 115 in accordance with these obtained rotation angles. According to the obtained direction, the processing module 75 is configured to control the direction of the UAV by controlling the moving module 85. In this way, the direction estimation system 82, the processing module 75, and the moving module 85 operate in a loop, and the direction of the UAV 115 can be continuously controlled. Hereinafter, this loop is referred to as an inner control loop. Such an internal control loop allows the direction of the UAV 115 to be controlled continuously during the flight of the UAV 115. Thus, an algorithm for controlling the direction of the UAV 115 can be stored in the processing module 75 or stored in a memory operably coupled to the processing module 75. In another embodiment, the direction can be remotely controlled by command from an operator. The operator is supplied with the direction determined as described above via the telemetry module 90 of FIG. 6, and an instruction from the operator for controlling the direction of the UAV 115 is supplied to the processing module 75. be able to. Since a standard very small MEMS accelerometer and gyroscope can be used, flight stabilization can be realized with a weight of several grams and a required calculation capacity.

さらに続けて図8を参照すると、内部制御ループの始めに更に、UAV 115を誘導するための外部制御ループがプログラミングされている。この外部制御ループは、高度、位置および飛行経路に応じてUAVを制御することができ、よって、外部制御ループはUAV 115の位置のフィードバックを必要とする場合がある。図6のGPSシステム81が、UAV 115の現在位置のx座標およびy座標を供給する。GPSレシーバはこのような用途に幅広く使用されており、UAVの所望の重量およびパワーに合致する。しかし、上記で既に述べたように、GPSシステム81は最小で4〜5mの位置精度しか実現することができない。それゆえ、GPSシステム81をローカル位置推定モジュール95によって補強する。UAV 115は、GPSシステム81により供給されたフィードバックを用いて図7の第1のフィールド位置105に位置決めされ、その後にUAVは、ローカル位置推定モジュール95により供給されたフィードバックを用いて図7の第2のフィールド位置110に位置決めされる。   Still referring to FIG. 8, an outer control loop for inducing UAV 115 is further programmed at the beginning of the inner control loop. This outer control loop can control the UAV as a function of altitude, position and flight path, so the outer control loop may require feedback of the UAV 115 position. The GPS system 81 of FIG. 6 provides the x and y coordinates of the current position of the UAV 115. GPS receivers are widely used in such applications and meet the desired weight and power of UAVs. However, as already mentioned above, the GPS system 81 can only achieve a position accuracy of 4-5 m at a minimum. Therefore, the GPS system 81 is augmented by the local position estimation module 95. The UAV 115 is positioned at the first field position 105 of FIG. 7 using the feedback provided by the GPS system 81, after which the UAV uses the feedback provided by the local position estimation module 95 to 2 field position 110.

図9は、複数の放物面反射器15を含む太陽熱発電フィールド122の1実施例の概略図である。太陽熱発電フィールド122のこれら複数の放物面反射器15をモニタリングするためには、図8のUAV 115を、太陽熱発電フィールド122の複数の放物面反射器15の上方において飛行させる必要がある。各放物面反射器15間を飛行するためには、図6のGPSシステム81により供給される位置情報のフィードバックを位置情報源として用いる。この情報は、1つの放物面反射器15から別の1つの放物面反射器15へ誘導するために用いられる。たとえば、UAV 115が1つの放物面反射器15の長さ全体にわたって飛行すると、図8のUAV 115は、次の放物面反射器15に対する、図7の第1のフィールド位置105に位置決めされる。その後、図6のローカル位置推定モジュール95により供給されたフィードバックを用いて、UAV 115を図7の第2のフィールド位置110に位置決めする。図9には、UAV 115の経路125の一例を示している。1つまたは複数のパラメータをモニタリングするためにUAV 115が太陽熱発電フィールド122の放物面反射器15の上方を飛行するように、UAV 115の経路125を複数の連続した中間地点126としてプログラミングすることができる。これらの連続した各中間地点126は、放物面反射器15の長さ方向における図7の各第2のフィールド位置110とすることができる。数cmの精度での経路追跡を保証できる、実績のある誘導アルゴリズムは種々存在する。この追跡の精度は前進速度に依存し、速度が低いほど精度は良好になる。UAV 115はクワッドロータUAVであるから、ホバリングが可能である。このホバリングによって前進速度を低くすることができ、これにより経路追跡精度を向上させることができる。   FIG. 9 is a schematic diagram of one embodiment of a solar power field 122 that includes a plurality of parabolic reflectors 15. In order to monitor the plurality of parabolic reflectors 15 in the solar power generation field 122, the UAV 115 in FIG. 8 needs to fly above the plurality of parabolic reflectors 15 in the solar power generation field 122. In order to fly between the paraboloidal reflectors 15, position information feedback supplied by the GPS system 81 of FIG. 6 is used as a position information source. This information is used to guide from one parabolic reflector 15 to another parabolic reflector 15. For example, if a UAV 115 flies over the length of one parabolic reflector 15, the UAV 115 of FIG. 8 is positioned at the first field position 105 of FIG. 7 with respect to the next parabolic reflector 15. The The UAV 115 is then positioned at the second field position 110 of FIG. 7 using feedback provided by the local position estimation module 95 of FIG. FIG. 9 shows an example of the route 125 of the UAV 115. Programming the path 125 of the UAV 115 as a plurality of successive intermediate points 126 so that the UAV 115 flies above the parabolic reflector 15 of the solar power field 122 to monitor one or more parameters. Can do. Each of these successive intermediate points 126 can be each second field position 110 of FIG. 7 in the length direction of the parabolic reflector 15. There are various proven guidance algorithms that can guarantee path tracking with an accuracy of several centimeters. The accuracy of this tracking depends on the forward speed, and the lower the speed, the better the accuracy. Since the UAV 115 is a quadrotor UAV, it can be hovered. By this hovering, the forward speed can be lowered, and thereby the path tracking accuracy can be improved.

図9に関してはさらに、クワッドロータUAVの消費電力は約5Wであり、航続時間は約30分であることが文献にて報告されている。前進速度を約2m/sとすると、良好な追跡精度を実現することができる。通常の放物面反射器15のサイズが約100mであると仮定すると、各1つの放物面反射器15の走査時間は約1分になり、1回のバッテリーで走査できる放物面反射器15は約30個になる。したがって、バッテリーを1回フル充電させると、通常の太陽熱発電フィールド122のうち、1機のUAV 115で走査できる割合は20〜30%に近づく。それゆえ、太陽熱発電フィールド122全体を走査するためには、3〜5回の飛行で十分となる。この走査を行う頻度はそれほど多くしなくても良いので、この走査を行う期間を数日としてスケジュールすることができる。1つの実施形態では、UAV 115を充電するための充電ステーション(図示されていない)を太陽熱発電フィールド122に設置することができる。有利には、太陽熱発電フィールド122内の複数の所定の場所に前記充電ステーションを複数設置して、バッテリーを充電するために、UAV 115をいずれかの充電ステーションに位置決めするように制御することができる。充電した後は、UAV 115は放物面反射器15の走査プロセスを続行することができる。   Further regarding FIG. 9, it is reported in the literature that the power consumption of the quadrotor UAV is about 5 W and the cruising time is about 30 minutes. When the forward speed is about 2 m / s, good tracking accuracy can be realized. Assuming that the size of the normal parabolic reflector 15 is about 100 m, the scanning time of each one of the parabolic reflectors 15 is about 1 minute, and the parabolic reflector can be scanned with one battery. 15 is about 30 pieces. Therefore, when the battery is fully charged once, the ratio of the normal solar power generation field 122 that can be scanned by one UAV 115 approaches 20 to 30%. Therefore, three to five flights are sufficient to scan the entire solar power field 122. Since the frequency of performing this scan does not have to be so high, the period for performing this scan can be scheduled as several days. In one embodiment, a charging station (not shown) for charging the UAV 115 can be installed in the solar power field 122. Advantageously, a plurality of said charging stations can be installed at a plurality of predetermined locations within the solar power field 122 and the UAV 115 can be controlled to be positioned at any charging station in order to charge the battery. . After charging, the UAV 115 can continue the parabolic reflector 15 scanning process.

他の1つの実施形態では、空中からの放物面反射器15のモニタリングは、装置10を揚げることができる係留されたケーブルを用いて実現することもできる。このような係留ケーブルにより運搬機は常に案内される状態になるので、運搬機を高精度で制御する必要性が大幅に小さくなる。これは、測定に十分な高さの、トラフより高所またはトラフの隣にすることができる。図10に、係留ケーブルを用いて図1〜5の太陽熱発電フィールドモニタリング装置10を空中に位置決めする1実施例の上から見た概観を示す。図10に示された実施例では、係留ケーブル130が太陽熱発電フィールド122の放物面反射器15の長さ方向に延在するように設置されている。装置10の移動は、この係留ケーブル130によって誘導することができる。有利には、上記の実施形態にて既に説明したように、係留ケーブル130が放物面反射器15の焦点より上方に来るように、この係留ケーブル130を設置することができる。   In another embodiment, monitoring of the parabolic reflector 15 from the air can also be accomplished using a moored cable that can lift the device 10. Since the carrier is always guided by such a mooring cable, the need to control the carrier with high accuracy is greatly reduced. This can be higher than the trough or next to the trough, high enough for measurement. FIG. 10 shows an overview viewed from above one embodiment in which the solar power generation field monitoring device 10 of FIGS. 1 to 5 is positioned in the air using a mooring cable. In the embodiment shown in FIG. 10, the mooring cable 130 is installed so as to extend in the length direction of the parabolic reflector 15 of the solar thermal power generation field 122. The movement of the device 10 can be guided by this mooring cable 130. Advantageously, as already described in the above embodiment, the mooring cable 130 can be installed so that the mooring cable 130 is above the focal point of the parabolic reflector 15.

図11は、図1〜10を参照して、太陽熱発電フィールド122の1つまたは複数の放物面反射器15のパラメータをモニタリングする装置10を位置決めする、1実施形態の方法の流れ図である。ブロック135において、各放物面反射器15の位置に応じて第1のフィールド位置105に装置10を位置決めする。次にブロック140において、各放物面反射器15の吸収管38の情報を取得する。次にブロック145に移行して、吸収管38の情報に応じて、各放物面反射器15の焦点より上方にある第2のフィールド位置110に装置10を位置決めする。   FIG. 11 is a flow diagram of an embodiment method with reference to FIGS. 1-10 for positioning an apparatus 10 for monitoring parameters of one or more parabolic reflectors 15 of a solar power field 122. At block 135, the device 10 is positioned at the first field position 105 in response to the position of each parabolic reflector 15. Next, in block 140, information on the absorption tube 38 of each parabolic reflector 15 is acquired. The process then proceeds to block 145 where the device 10 is positioned at a second field position 110 above the focal point of each parabolic reflector 15 according to the information in the absorption tube 38.

さらに他の光源20や検出器30を追加して装置10に組み込むことにより、図1〜11に示された実施形態を用いて、放物面反射器15の他のパラメータのモニタリングを同様に行うことも可能になる。図1〜11に示された実施形態は、太陽発電プラントの放物面反射器15のモニタリングを対象としており、図1〜11の実施例に示した放物面反射器15は放物面トラフ型であるが、上述の実施形態で説明した、放物面反射器15のモニタリング装置10の位置決め技術は、他の種類の集光型太陽発電プラントをモニタリングする装置10を位置決めするためにも使用することができる。しかし、集光型太陽発電プラントの種類が異なる場合には、装置10への光源20および検出器30の配置を変更しなければならない場合がある。ヘリオスタットを利用した集光型太陽発電プラントの場合、光源および検出器の位置決めに関する要求は緩和される。   Further, by adding other light sources 20 and detectors 30 and incorporating them into the apparatus 10, other parameters of the parabolic reflector 15 are similarly monitored using the embodiment shown in FIGS. It becomes possible. The embodiment shown in FIGS. 1 to 11 is intended for monitoring of a parabolic reflector 15 of a solar power plant, and the parabolic reflector 15 shown in the embodiment of FIGS. 1 to 11 is a parabolic trough. Although it is a mold, the positioning technique of the monitoring device 10 of the parabolic reflector 15 described in the above embodiment is also used to position the device 10 for monitoring other types of concentrating solar power plants. can do. However, when the type of the concentrating solar power plant is different, the arrangement of the light source 20 and the detector 30 in the apparatus 10 may have to be changed. In the case of a concentrating solar power plant using a heliostat, the requirements regarding the positioning of the light source and the detector are eased.

ここで記載した実施形態により、太陽熱フィールドの1つまたは複数の放物面反射器を空中からモニタリングする装置を位置決めすることができる。空中からのモニタリングは、人の手が入るのを少なくして太陽熱フィールドを容易にモニタリングできるという利点を奏する。吸収管の位置に応じて放物面反射器モニタリング装置を位置決めすることにより、付加的なマーカを用いる必要なく、装置の位置決めを行えるという利点が奏される。このようにして、インフラ設備を何ら追加する必要なく、上記のシステムを既存の太陽熱フィールドに使用することができる。   Embodiments described herein can position a device that monitors one or more parabolic reflectors of a solar thermal field from the air. Monitoring from the air has the advantage that the solar field can be easily monitored with less human intervention. Positioning the parabolic reflector monitoring device according to the position of the absorption tube provides the advantage that the device can be positioned without the need for additional markers. In this way, the above system can be used for existing solar heat fields without the need for any additional infrastructure equipment.

実施例
図12に、図1〜5の装置10の各構成要素の寸法および位置の計算の一例を示す。
Example FIG. 12 shows an example of the calculation of the size and position of each component of the apparatus 10 of FIGS.

図12は図4を参照して、装置10の概略を示している。図12に示された実施例では、放物面反射器15の口径の長さAは5.77mである。図9に示した放物面反射器15の長さLは4mである。放物面反射器15の焦点距離Fは1.71mであり、奥行Dは1.21mである。吸収管38の直径dは50mmであり、放物面反射器15から曲率中心までの距離Cは3.42mである。ビームスプリッタ65の長さSは50mmであり、検出器の長さDLは30mmである。ビームスプリッタ65と光源20との間の距離aは15mmであり、検出器30とビームスプリッタ65との間の距離bは15mmである。装置10の各構成要素のサイズおよび寸法、ならびに、各構成要素間の距離については、重量を低減して装置10をコンパクトに構成することができる。このように構成できることにより、放物面反射器15のパラメータのモニタリング装置を容易に、かつより良好な精度で位置決めすることができる。   FIG. 12 shows the outline of the apparatus 10 with reference to FIG. In the embodiment shown in FIG. 12, the length A of the diameter of the parabolic reflector 15 is 5.77 m. The length L of the parabolic reflector 15 shown in FIG. 9 is 4 m. The focal length F of the parabolic reflector 15 is 1.71 m, and the depth D is 1.21 m. The diameter d of the absorption tube 38 is 50 mm, and the distance C from the parabolic reflector 15 to the center of curvature is 3.42 m. The length S of the beam splitter 65 is 50 mm, and the length DL of the detector is 30 mm. The distance a between the beam splitter 65 and the light source 20 is 15 mm, and the distance b between the detector 30 and the beam splitter 65 is 15 mm. Regarding the size and dimension of each component of the device 10 and the distance between the components, the device 10 can be configured compactly by reducing the weight. By being configured in this way, the parameter monitoring device of the parabolic reflector 15 can be easily positioned with better accuracy.

特定の有利な実施形態を参照して本発明を詳細に説明したが、本発明はこれらの具体的な実施形態に限定されないことは明らかである。むしろ、本発明を実施するために現時点で最良の態様を記載した本願の開示内容を当業者が参酌すれば、本発明の範囲および思想を逸脱することなく、多くの変更および改良を行うことが可能である。よって本発明の範囲は、上記の記載にて開示したものではなく、特許請求の範囲に記載されたものである。この特許請求の範囲の解釈および範囲に包含される改良、変更および修正はすべて、その範囲に含まれると見なすべきである。   Although the invention has been described in detail with reference to specific advantageous embodiments, it is clear that the invention is not limited to these specific embodiments. Rather, many modifications and improvements will occur to those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the present invention by taking the disclosure of the present application, which describes the best mode presently present, into practice. Is possible. Therefore, the scope of the present invention is not disclosed in the above description, but is described in the claims. All improvements, changes and modifications that fall within the interpretation and scope of the claims are to be embraced within their scope.

Claims (15)

太陽熱フィールド(122)の1つまたは複数の放物面反射器(15)のパラメータをモニタリングする装置(10)の位置決め方法において、
・前記各放物面反射器(15)の位置に応じた第1のフィールド位置(105)に前記モニタリングする装置(10)を位置決めするステップと、
・前記各放物面反射器(15)の吸収管(38)の情報を取得するステップと、
・前記吸収管(38)の情報に応じた第2のフィールド位置(110)に前記モニタリングする装置(10)を位置決めするステップと
を有し、
ただし、前記第2のフィールド位置(110)は前記各放物面反射器(15)の焦点より上方の位置である
ことを特徴とする位置決め方法。
In a method for positioning an apparatus (10) for monitoring parameters of one or more parabolic reflectors (15) of a solar thermal field (122):
Positioning the monitoring device (10) at a first field position (105) according to the position of each parabolic reflector (15);
Obtaining information on the absorption tube (38) of each parabolic reflector (15);
Positioning the monitoring device (10) at a second field position (110) according to information in the absorption tube (38);
However, the second field position (110) is a position above the focal point of each paraboloidal reflector (15).
さらに、
前記モニタリングする装置を前記第2のフィールド位置(110)において、前記各放物面反射器(15)の長さ方向に動かす、
請求項1記載の位置決め方法。
further,
Moving the monitoring device in the length direction of each parabolic reflector (15) at the second field position (110);
The positioning method according to claim 1.
前記第2のフィールド位置(110)は、前記各放物面反射器(15)の曲率中心である、
請求項1または2記載の位置決め方法。
The second field position (110) is the center of curvature of each parabolic reflector (15),
The positioning method according to claim 1 or 2.
前記モニタリングする装置(10)を前記第2のフィールド位置(110)に位置決めするステップでは、前記吸収管(38)の位置に応じて前記モニタリングする装置(10)を位置決めする、
請求項1から3までのいずれか1項記載の位置決め方法。
In the step of positioning the monitoring device (10) at the second field position (110), the monitoring device (10) is positioned according to the position of the absorption tube (38).
The positioning method according to any one of claims 1 to 3.
前記吸収管(38)の位置に応じて前記モニタリングする装置(10)を位置決めするステップは、
前記吸収管(38)を広視野(111)内で撮像するステップと、
前記吸収管(38)を狭視野(112)内でアライメントするステップと、
前記モニタリングする装置(10)を位置決めするために前記狭視野(112)内の基準座標に前記吸収管(38)をアライメントするステップと
を有する、
請求項4記載の位置決め方法。
The step of positioning the monitoring device (10) according to the position of the absorption tube (38) comprises:
Imaging the absorption tube (38) within a wide field of view (111);
Aligning the absorber tube (38) within a narrow field of view (112);
Aligning the absorption tube (38) with reference coordinates in the narrow field of view (112) to position the monitoring device (10).
The positioning method according to claim 4.
前記基準座標は前記狭視野(112)の中心に相当する、
請求項5記載の位置決め方法。
The reference coordinates correspond to the center of the narrow field of view (112);
The positioning method according to claim 5.
前記第1のフィールド位置(105)は、前記各放物面反射器(15)の焦点より上方にある、
請求項1から6までのいずれか1項記載の位置決め方法。
The first field position (105) is above the focal point of each parabolic reflector (15);
The positioning method according to any one of claims 1 to 6.
前記モニタリングする装置(10)を、空中における前記第2のフィールド位置(110)に位置決めする、
請求項1から7までのいずれか1項記載の位置決め方法。
Positioning said monitoring device (10) at said second field position (110) in air;
The positioning method according to any one of claims 1 to 7.
太陽熱フィールド(122)の1つまたは複数の放物面反射器(15)のパラメータをモニタリングする装置(10)を位置決めするシステム(70)であって、
・前記モニタリングする装置(10)の位置を検出するように構成された位置推定モジュール(80)と、
・前記位置推定モジュール(80)に動作可能に結合されており、かつ、前記モニタリングする装置(10)の検出された位置を受け取るように構成された処理モジュール(75)と、
・前記処理モジュール(75)に動作可能に結合された移動モジュール(85)と、
・前記各放物面反射器(15)の吸収管(38)の情報を得るように構成されたローカル位置推定モジュール(95)と
を有し、
前記処理モジュール(75)は、前記各放物面反射器(15)の位置に応じて第1のフィールド位置(105)に前記モニタリングする装置(10)を位置決めするように前記移動モジュール(85)を制御するように構成されており、
前記処理モジュール(75)はさらに、前記吸収管(38)の情報を受け取って、前記モニタリングする装置(10)を第2のフィールド位置(110)に位置決めするように前記移動モジュール(85)を制御するように構成されている
ことを特徴とするシステム(70)。
A system (70) for positioning an apparatus (10) for monitoring parameters of one or more parabolic reflectors (15) of a solar thermal field (122), comprising:
A position estimation module (80) configured to detect the position of the monitoring device (10);
A processing module (75) operatively coupled to the position estimation module (80) and configured to receive a detected position of the monitoring device (10);
A transfer module (85) operably coupled to the processing module (75);
A local position estimation module (95) configured to obtain information on the absorption tube (38) of each parabolic reflector (15);
The processing module (75) is configured to position the monitoring device (10) at a first field position (105) according to the position of each parabolic reflector (15). Is configured to control
The processing module (75) further receives the information of the absorption tube (38) and controls the moving module (85) to position the monitoring device (10) at a second field position (110). A system (70) characterized in that the system is configured to.
前記処理モジュール(75)は、前記モニタリングする装置(10)が前記第2のフィールド位置(110)にて前記各放物面反射器(15)の長さ方向に移動するように前記移動モジュール(85)を制御するように構成されている、
請求項9記載のシステム。
The processing module (75) is arranged such that the monitoring device (10) moves in the length direction of each parabolic reflector (15) at the second field position (110). 85) configured to control,
The system according to claim 9.
前記第2のフィールド位置(110)は、前記各放物面反射器(15)の曲率中心である、
請求項9または10記載のシステム。
The second field position (110) is the center of curvature of each parabolic reflector (15),
The system according to claim 9 or 10.
前記処理モジュール(15)は、前記吸収管(38)の位置に応じて前記第2のフィールド位置(110)に前記モニタリングする装置(10)を位置決めするように、前記移動モジュール(85)を制御するように構成されている、
請求項9から11までのいずれか1項記載のシステム。
The processing module (15) controls the moving module (85) to position the monitoring device (10) at the second field position (110) according to the position of the absorption tube (38). Is configured to
12. A system according to any one of claims 9 to 11.
前記位置推定モジュール(95)は、前記吸収管(38)の画像を取得するように構成された撮像装置を有する、
請求項4記載の位置決め方法。
The position estimation module (95) comprises an imaging device configured to acquire an image of the absorption tube (38);
The positioning method according to claim 4.
前記撮像装置は、広視野(111)と狭視野(112)とを含む設定可能な視野を有し、
前記処理モジュール(75)は、
前記吸収管(38)を前記広視野(111)内にてアライメントし、
前記狭視野(112)内において前記吸収管(38)をアライメントし、
前記狭視野(112)内において基準座標に対して前記吸収管(38)をアライメントする
ように、前記移動モジュール(85)を制御するように構成されている、
請求項13記載のシステム。
The imaging device has a configurable field of view including a wide field of view (111) and a narrow field of view (112);
The processing module (75)
Aligning the absorption tube (38) within the wide field of view (111);
Aligning the absorber tube (38) within the narrow field of view (112);
Configured to control the moving module (85) to align the absorber tube (38) with respect to a reference coordinate within the narrow field of view (112);
The system of claim 13.
前記システム(70)は空中無人機(115)である、
請求項9から14までのいずれか1項記載のシステム。
The system (70) is an aerial drone (115),
15. A system according to any one of claims 9 to 14.
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